Микроустройства и более эффективнолазеры
Исследователи Политехнического института Ренсселера создалилазерное устройствоэто всего лишь ширина человеческого волоса, которая 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 самых разных областях — от медицины до производства.
лазерУстройство изготовлено из специального материала, называемого фотонным топологическим изолятором. Фотонные топологические изоляторы способны направлять фотоны (волны и частицы, составляющие свет) через специальные интерфейсы внутри материала, предотвращая при этом рассеяние этих частиц в самом материале. Благодаря этому свойству топологические изоляторы позволяют многим фотонам работать вместе как единое целое. Эти устройства также можно использовать в качестве топологических «квантовых симуляторов», позволяя исследователям изучать квантовые явления – физические законы, управляющие материей в чрезвычайно малых масштабах – в мини-лабораториях.
«фотонно-топологическийИзолятор, который мы сделали, уникален. Он работает при комнатной температуре. Это крупный прорыв. Раньше подобные исследования можно было проводить только с использованием большого и дорогостоящего оборудования для охлаждения веществ в вакууме. Многие исследовательские лаборатории не имеют такого оборудования, поэтому наше устройство позволяет большему количеству людей проводить такого рода фундаментальные физические исследования в лаборатории», — сказал доцент кафедры материаловедения и инженерии 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 с нетерпением ожидаем дальнейшей проверки этих результатов в будущих клинических испытаниях, которые потенциально могут привести к созданию новых вариантов лечения 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 ожидаем дальнейшей проверки этих результатов в будущих клинических испытаниях, которые потенциально могут привести к созданию новых вариантов лечения пациентов с этим заболеванием».
«Это также большой шаг вперед в разработке 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 Политехнического института Ренсселера использовали ту же технику, которая используется в полупроводниковой промышленности для изготовления микрочипов, чтобы создать свое новое устройство, 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 устройствоИсследователи вырастили ультратонкие пластины галогенида селенида (кристалла, состоящего из цезия, свинца и хлора) и выгравировали 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 — 100 микрон).
Когда исследователи направили лазер на лазерное устройство, в интерфейсе дизайна материалов появился светящийся треугольный узор. Рисунок 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 инженерия материалов может помочь нам ответить на некоторые из важнейших вопросов науки». Об этом сообщил декан инженерного факультета Политехнического института Ренсселера.
Время публикации: 01 июля 2024 г.