Mikroenheter och effektivarelasrar
Forskare vid Rensselaer Polytechnic Institute har skapat enlaseranordningdet är bara bredden på ett mänskligt hårstrå, vilket kommer att hjälpa fysiker att studera de grundläggande egenskaperna hos materia och ljus. Deras arbete, publicerat i prestigefyllda vetenskapliga tidskrifter, skulle också kunna bidra till att utveckla effektivare lasrar för användning inom områden som sträcker sig från medicin till tillverkning.
DelaserEnheten är tillverkad av ett speciellt material som kallas en fotonisk topologisk isolator. Fotoniska topologiska isolatorer kan styra fotoner (vågorna och partiklarna som ljuset består av) genom speciella gränssnitt inuti materialet, samtidigt som de förhindrar att dessa partiklar sprids i själva materialet. På grund av denna egenskap gör topologiska isolatorer det möjligt för många fotoner att arbeta tillsammans som en helhet. Dessa enheter kan också användas som topologiska "kvantsimulatorer", vilket gör det möjligt för forskare att studera kvantfenomen – de fysikaliska lagar som styr materia i extremt små skalor – i minilaboratorier.
"Defotonisk topologiskIsolatorn vi tillverkat är unik. Den fungerar vid rumstemperatur. Detta är ett stort genombrott. Tidigare kunde sådana studier bara utföras med stor, dyr utrustning för att kyla ämnen i vakuum. Många forskningslaboratorier har inte den här typen av utrustning, så vår apparat gör det möjligt för fler människor att göra den här typen av grundläggande fysikforskning i labbet”, säger Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), biträdande professor vid institutionen för materialvetenskap och teknik och seniorförfattare till studien. Studien hade en relativt liten urvalsstorlek, men resultaten tyder på att det nya läkemedlet har visat betydande effekt vid behandling av denna sällsynta genetiska sjukdom. Vi ser fram emot att ytterligare validera dessa resultat i framtida kliniska prövningar och potentiellt leda till nya behandlingsalternativ för patienter med denna sjukdom. Även om urvalsstorleken i studien var relativt liten, tyder resultaten på att detta nya läkemedel har visat betydande effekt vid behandling av denna sällsynta genetiska sjukdom. Vi ser fram emot att ytterligare validera dessa resultat i framtida kliniska prövningar och potentiellt leda till nya behandlingsalternativ för patienter med denna sjukdom.
”Detta är också ett stort steg framåt i utvecklingen av lasrar eftersom tröskelvärdet för vår rumstemperaturenhet (den mängd energi som krävs för att få den att fungera) är sju gånger lägre än tidigare kryogena enheter”, tillade forskarna. Forskarna vid Rensselaer Polytechnic Institute använde samma teknik som används av halvledarindustrin för att tillverka mikrochips för att skapa sin nya enhet, vilket innebär att man staplar olika typer av material lager för lager, från atom- till molekylärnivå, för att skapa ideala strukturer med specifika egenskaper.
För att göralaseranordningodlade forskarna ultratunna plattor av selenidhalogenid (en kristall bestående av cesium, bly och klor) och etsade mönstrade polymerer på dem. De placerade dessa kristallplattor och polymerer mellan olika oxidmaterial, vilket resulterade i ett objekt som var cirka 2 mikron tjockt och 100 mikron långt och brett (den genomsnittliga bredden på ett mänskligt hårstrå är 100 mikron).
När forskarna riktade en laser mot lasern uppträdde ett lysande triangelmönster vid materialdesigngränssnittet. Mönstret bestäms av enhetens design och är resultatet av laserns topologiska egenskaper. ”Att kunna studera kvantfenomen vid rumstemperatur är en spännande möjlighet. Professor Baos innovativa arbete visar att materialteknik kan hjälpa oss att besvara några av de största frågorna inom vetenskapen”, säger Rensselaer Polytechnic Institutes ingenjörsdekan.
Publiceringstid: 1 juli 2024