Микроустройства и более эффективные лазеры

Микроустройства и более эффективныелазеры
Исследователи из 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 способствовать разработке более эффективных лазеров для использования в самых разных областях, от медицины до производства.

ОнлазерУстройство изготовлено из особого материала, называемого фотонным топологическим изолятором. Фотонные топологические изоляторы способны направлять фотоны (волны и частицы, составляющие свет) через специальные границы раздела внутри материала, предотвращая при этом рассеяние этих частиц в самом материале. Благодаря этому свойству топологические изоляторы позволяют множеству фотонов 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.
«Тот самыйфотонный топологическийСозданный нами изолятор уникален. Он работает при комнатной температуре. Это крупный прорыв. Ранее подобные исследования можно было проводить только с использованием большого и дорогостоящего оборудования для охлаждения веществ в вакууме. Во многих исследовательских лабораториях нет такого оборудования, поэтому наше устройство позволяет большему числу людей проводить подобные фундаментальные физические исследования в лаборатории», — сказал доцент кафедры материаловедения и инженерии Политехнического института Ренсселера (RPI) и старший автор исследования. Исследование проводилось на относительно небольшой выборке, но результаты показывают, что новый препарат продемонстрировал значительную эффективность в лечении этого редкого генетического заболевания. Мы надеемся на дальнейшее подтверждение этих результатов в будущих клинических испытаниях, что потенциально может привести к появлению новых вариантов лечения для пациентов с этим заболеванием.
«Это также большой шаг вперед в разработке лазеров, поскольку пороговое значение энергии, необходимое для работы нашего устройства при комнатной температуре (количество энергии, требуемое для его функционирования), в семь раз ниже, чем у предыдущих криогенных устройств», — добавили исследователи. Исследователи из Политехнического института Ренсселера использовали ту же технологию, что и в полупроводниковой промышленности для производства микрочипов, для создания своего нового устройства, которая включает в себя послойное наложение различных материалов, от атомного до молекулярного уровня, для создания идеальных структур с определенными свойствами.
Чтобы сделатьлазерное устройствоИсследователи вырастили ультратонкие пластины галогенида селенида (кристалла, состоящего из цезия, свинца и хлора) и нанесли на них полимерные структуры с заданным рисунком. 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 лазерный луч на лазерное устройство, на границе раздела материалов появился светящийся треугольный узор. Этот 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 важных вопросов в науке», — сказал декан инженерного факультета Политехнического института Ренсселера.