Микроустройства и более эффективныелазеры
Исследователи Политехнического института Ренсселера создалилазерное устройствоэто всего лишь ширина человеческого волоса, что поможет физикам изучать фундаментальные свойства материи и света. Их работа, опубликованная в престижных научных журналах, также может помочь в разработке более эффективных лазеров для использования в различных областях, от медицины до производства.
TheлазерУстройство изготовлено из специального материала, называемого фотонным топологическим изолятором. Фотонные топологические изоляторы способны направлять фотоны (волны и частицы, составляющие свет) через специальные интерфейсы внутри материала, не давая этим частицам рассеиваться в самом материале. Благодаря этому свойству топологические изоляторы позволяют многим фотонам работать вместе как единое целое. Эти устройства также могут использоваться в качестве топологических «квантовых симуляторов», позволяя исследователям изучать квантовые явления — физические законы, управляющие материей в чрезвычайно малых масштабах — в мини-лабораториях.
«Theфотонный топологическийИзолятор, который мы сделали, уникален. Он работает при комнатной температуре. Это большой прорыв. Раньше такие исследования можно было проводить только с использованием большого и дорогого оборудования для охлаждения веществ в вакууме. Во многих исследовательских лабораториях нет такого оборудования, поэтому наше устройство позволяет большему количеству людей проводить такие фундаментальные физические исследования в лаборатории, — сказал доцент кафедры материаловедения и инженерии Политехнического института Ренсселера (RPI) и старший автор исследования. Исследование проводилось на сравнительно небольшой выборке, но результаты показывают, что новый препарат продемонстрировал значительную эффективность в лечении этого редкого генетического заболевания. Мы с нетерпением ждем дальнейшего подтверждения этих результатов в будущих клинических испытаниях и потенциального появления новых вариантов лечения для пациентов с этим заболеванием. Хотя размер выборки исследования был относительно небольшим, результаты показывают, что этот новый препарат продемонстрировал значительную эффективность в лечении этого редкого генетического заболевания. Мы с нетерпением ждем дальнейшего подтверждения этих результатов в будущих клинических испытаниях и потенциального появления новых вариантов лечения для пациентов с этим заболеванием.
«Это также большой шаг вперед в развитии лазеров, поскольку порог нашего устройства при комнатной температуре (количество энергии, необходимое для его работы) в семь раз ниже, чем у предыдущих криогенных устройств», — добавили исследователи. Исследователи из Политехнического института Ренсселера использовали ту же технологию, которая используется в полупроводниковой промышленности для изготовления микрочипов, для создания своего нового устройства, которое включает в себя укладку различных видов материалов слой за слоем, от атомного до молекулярного уровня, для создания идеальных структур с определенными свойствами.
Чтобы сделатьлазерное устройство, исследователи вырастили сверхтонкие пластины селенидгалогенида (кристалл, состоящий из цезия, свинца и хлора) и протравили на них узорчатые полимеры. Они поместили эти кристаллические пластины и полимеры между различными оксидными материалами, в результате чего получился объект толщиной около 2 микрон и длиной и шириной 100 микрон (средняя ширина человеческого волоса составляет 100 микрон).
Когда исследователи направили лазер на лазерное устройство, на интерфейсе конструкции материала появился светящийся треугольный узор. Узор определяется конструкцией устройства и является результатом топологических характеристик лазера. «Возможность изучать квантовые явления при комнатной температуре — это захватывающая перспектива. Инновационная работа профессора Бао показывает, что материаловедение может помочь нам ответить на некоторые из самых больших вопросов в науке», — сказал декан инженерного факультета Политехнического института Ренсселера.
Время публикации: 01 июля 2024 г.