Mikroenheter og mer effektive lasere

Mikroenheter og mer effektivelasere
Forskere fra Rensselaer Polytechnic Institute har skapt enlaserenhetdet er bare bredden på et menneskehår, som vil hjelpe fysikere med å studere de grunnleggende egenskapene til materie og lys. Arbeidet deres, publisert i prestisjetunge vitenskapelige tidsskrifter, kan også bidra til å utvikle mer effektive lasere for bruk i 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. Det fungerer ved romtemperatur. Dette er et stort gjennombrudd. Tidligere kunne slike studier kun utføres med stort, kostbart utstyr for å kjøle ned stoffer i vakuum. Mange forsknings-LABS har ikke denne typen utstyr, så enheten vår gjør det mulig for flere mennesker å gjøre denne typen grunnleggende fysikkforskning i laboratoriet, sier Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) assisterende professor ved Institutt for materialvitenskap og ingeniørvitenskap og senior forfatter av studien. Studien hadde en relativt liten prøvestørrelse, men resultatene tyder på at det nye stoffet har vist betydelig effekt ved behandling 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 prøvestørrelsen på studien var relativt liten, tyder funnene på at dette nye stoffet har vist betydelig effekt ved behandling 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 vår for romtemperaturenhet (mengden energi som kreves for å få den til å fungere) er syv ganger lavere enn tidligere kryogene enheter," la forskerne til. Forskerne ved Rensselaer Polytechnic Institute brukte den samme teknikken som halvlederindustrien brukte til å lage mikrobrikker for å lage deres nye enhet, som innebærer å stable forskjellige typer materialer lag for lag, fra atomnivå til molekylært nivå, for å skape ideelle strukturer med spesifikke egenskaper.
Å lagelaserenhet, dyrket forskerne ultratynne plater av selenidhalogenid (en krystall som består av cesium, bly og klor) og etset mønstrede polymerer på dem. De klemte disse krystallplatene og polymerene mellom forskjellige oksidmaterialer, noe som resulterte i en gjenstand på omtrent 2 mikron tykk og 100 mikron lang og bred (gjennomsnittlig bredde på et menneskehår er 100 mikron).
Da forskerne lyste en laser mot laserenheten, dukket det opp et lysende trekantmønster ved materialdesigngrensesnittet. Mønsteret bestemmes av enhetens design og er resultatet av de topologiske egenskapene til laseren. «Å kunne studere kvantefenomener ved romtemperatur er et spennende perspektiv. Professor Baos innovative arbeid viser at materialteknikk kan hjelpe oss med å svare på noen av de største spørsmålene innen vitenskap.» Rensselaer Polytechnic Institute ingeniørdekan sa.