Микроустройства и более эффективныелазеры
Исследователи Политехнического института Ренсселера создалилазерное устройствоЭто всего лишь толщина 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 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, предотвращая их рассеивание в самом материале. Благодаря этому свойству топологические изоляторы позволяют множеству фотонов работать как единое целое. Эти устройства также могут использоваться в качестве топологических «квантовых симуляторов», позволяя исследователям изучать квантовые явления – физические законы, управляющие материей в сверхмалых масштабах – в мини-лабораториях.
«Этофотонный топологический«Изготовленный нами изолятор уникален. Он работает при комнатной температуре. Это большой прорыв. Раньше подобные исследования можно было проводить только с использованием большого и дорогостоящего оборудования для охлаждения веществ в вакууме. Во многих исследовательских лабораториях такого оборудования нет, поэтому наше устройство позволяет большему числу людей проводить подобные фундаментальные физические исследования в лабораторных условиях», — сказал доцент кафедры материаловедения и инженерии Политехнического института Ренсселера (RPI) и ведущий автор исследования. Исследование проводилось на относительно небольшой выборке, но результаты свидетельствуют о том, 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 открытия новых методов лечения пациентов с этим заболеванием». Несмотря на относительно небольшую выборку, результаты свидетельствуют о том, 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 открытия новых методов лечения пациентов с этим заболеванием.
«Это также большой шаг вперёд в разработке лазеров, поскольку порог срабатывания нашего устройства при комнатной температуре (количество энергии, необходимое для его работы) в семь раз ниже, чем у предыдущих криогенных устройств», — добавили исследователи. Для создания своего нового устройства исследователи из Политехнического института Ренсселера использовали ту же технологию, которая применяется в полупроводниковой промышленности при производстве микрочипов. Она заключается в наложении различных материалов слой за слоем, от атомного до молекулярного уровня, для создания идеальных структур с определёнными свойствами.
Чтобы сделатьлазерное устройствоИсследователи вырастили сверхтонкие пластины селенида галогенида (кристалла, состоящего из цезия, свинца и хлора) и протравили на них полимеры с заданным рисунком. Они поместили эти кристаллические пластины и полимеры между различными оксидными материалами, получив объект толщиной около 2 микрон и длиной и шириной около 100 микрон (средняя толщина человеческого волоса составляет 100 микрон).
Когда исследователи направили лазер 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 — захватывающая перспектива. Инновационная работа профессора Бао показывает, что материаловедение может помочь нам ответить на некоторые из важнейших вопросов науки», — сказал декан факультета инженерии Политехнического института Ренсселера.
Время публикации: 01 июля 2024 г.