Mikroenheter og mer effektive lasere

Mikroenheter og mer effektivelasere
Forskere ved Rensselaer Polytechnic Institute har laget enlaserenhetDet er bare bredden på et menneskehårstrå, noe som vil hjelpe fysikere med å studere de grunnleggende egenskapene til materie og lys. Arbeidet deres, som er publisert i prestisjefylte vitenskapelige tidsskrifter, kan også bidra til å utvikle mer effektive lasere for bruk innen felt som spenner fra medisin til produksjon.

DelaserEnheten er laget av et spesielt materiale som kalles en fotonisk topologisk isolator. Fotoniske topologiske isolatorer er i stand til å lede fotoner (bølgene og partiklene som utgjør lys) gjennom spesielle grensesnitt inne i materialet, samtidig som de forhindrer at disse partiklene spres i selve materialet. På grunn av denne egenskapen gjør topologiske isolatorer det mulig for mange fotoner å fungere sammen som en helhet. Disse enhetene kan også brukes som topologiske «kvantesimulatorer», slik at forskere kan studere kvantefenomener – de fysiske lovene som styrer materie i ekstremt små skalaer – i minilaboratorier.
"Defotonisk topologiskIsolatoren vi har laget er unik. Den fungerer ved romtemperatur. Dette er et stort gjennombrudd. Tidligere kunne slike studier bare utføres med stort, dyrt utstyr for å kjøle ned stoffer i vakuum. Mange forskningslaboratorier har ikke denne typen utstyr, så enheten vår gjør det mulig for flere å gjøre denne typen grunnleggende fysikkforskning i laboratoriet, sier førsteamanuensis ved Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) ved Institutt for materialvitenskap og -teknikk og seniorforfatter av studien. Studien hadde en relativt liten utvalgsstørrelse, men resultatene tyder på at det nye legemidlet har vist betydelig effekt i behandlingen av denne sjeldne genetiske lidelsen. Vi ser frem til å validere disse resultatene ytterligere i fremtidige kliniske studier og potensielt føre til nye behandlingsalternativer for pasienter med denne sykdommen. Selv om utvalgsstørrelsen i studien var relativt liten, tyder funnene på at dette nye legemidlet har vist betydelig effekt i behandlingen av denne sjeldne genetiske lidelsen. Vi ser frem til å validere disse resultatene ytterligere i fremtidige kliniske studier og potensielt føre til nye behandlingsalternativer for pasienter med denne sykdommen.
«Dette er også et stort skritt fremover i utviklingen av lasere fordi terskelen for romtemperaturenheter (mengden energi som kreves for å få dem til å fungere) er syv ganger lavere enn tidligere kryogene enheter», la forskerne til. Forskerne ved Rensselaer Polytechnic Institute brukte den samme teknikken som brukes av halvlederindustrien for å lage mikrobrikker for å lage sin nye enhet, som innebærer å stable forskjellige typer materialer lag for lag, fra atom- til molekylærnivå, for å skape ideelle strukturer med spesifikke egenskaper.
For å gjørelaserenhet, dyrket forskerne ultratynne plater av selenidhalogenid (en krystall bestående av cesium, bly og klor) og etset mønstrede polymerer på dem. De plasserte disse krystallplatene og polymerene mellom forskjellige oksidmaterialer, noe som resulterte i et objekt som var omtrent 2 mikron tykt og 100 mikron langt og bredt (gjennomsnittsbredden på et menneskehår er 100 mikron).
Da forskerne lyste med en laser mot laserenheten, dukket det opp et lysende trekantmønster ved materialdesigngrensesnittet. Mønsteret bestemmes av enhetens design og er et resultat av laserens topologiske egenskaper. «Å kunne studere kvantefenomener ved romtemperatur er en spennende mulighet. Professor Baos innovative arbeid viser at materialteknikk kan hjelpe oss med å svare på noen av de største spørsmålene innen vitenskapen», sa ingeniørdekanen ved Rensselaer Polytechnic Institute.