Micro-apparaten en efficiënterlasers
Onderzoekers van het Rensselaer Polytechnisch Instituut hebben eenlaserapparaatdat is slechts de breedte van een mensenhaar, wat natuurkundigen zal helpen de fundamentele eigenschappen van materie en licht te bestuderen. Hun werk, gepubliceerd in prestigieuze wetenschappelijke tijdschriften, zou ook kunnen helpen efficiëntere lasers te ontwikkelen voor gebruik op gebieden variërend van geneeskunde tot productie.
Delaserapparaat is gemaakt van een speciaal materiaal dat een fotonische topologische isolator wordt genoemd. Fotonische topologische isolatoren zijn in staat fotonen (de golven en deeltjes waaruit licht bestaat) door speciale grensvlakken in het materiaal te geleiden, terwijl ze voorkomen dat deze deeltjes zich in het materiaal zelf verspreiden. Vanwege deze eigenschap zorgen topologische isolatoren ervoor dat veel fotonen als geheel kunnen samenwerken. Deze apparaten kunnen ook worden gebruikt als topologische ‘kwantumsimulators’, waardoor onderzoekers kwantumfenomenen – de natuurkundige wetten die materie op extreem kleine schaal beheersen – in minilaboratoria kunnen bestuderen.
"Defotonisch topologischisolator die we hebben gemaakt is uniek. Het werkt bij kamertemperatuur. Dit is een grote doorbraak. Voorheen konden dergelijke onderzoeken alleen worden uitgevoerd met grote, dure apparatuur om stoffen in een vacuüm te koelen. Veel onderzoeksLABS beschikken niet over dit soort apparatuur, dus ons apparaat stelt meer mensen in staat dit soort fundamenteel natuurkundig onderzoek in het laboratorium te doen”, zegt Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), assistent-professor bij de afdeling Materials Science and Engineering en senior auteur van de studie. De studie had een relatief kleine steekproefomvang, maar de resultaten suggereren dat het nieuwe medicijn een significante werkzaamheid heeft laten zien bij de behandeling van deze zeldzame genetische aandoening. We kijken ernaar uit om deze resultaten verder te valideren in toekomstige klinische onderzoeken en mogelijk te leiden tot nieuwe behandelingsopties voor patiënten met deze ziekte.” Hoewel de steekproefomvang van het onderzoek relatief klein was, suggereren de bevindingen dat dit nieuwe medicijn een significante werkzaamheid heeft laten zien bij de behandeling van deze zeldzame genetische aandoening. We kijken ernaar uit om deze resultaten verder te valideren in toekomstige klinische onderzoeken en mogelijk te leiden tot nieuwe behandelingsopties voor patiënten met deze ziekte.”
“Dit is ook een grote stap voorwaarts in de ontwikkeling van lasers, omdat de drempelwaarde voor apparaten op kamertemperatuur (de hoeveelheid energie die nodig is om het te laten werken) zeven keer lager is dan bij eerdere cryogene apparaten”, voegde de onderzoekers eraan toe. De onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute gebruikten dezelfde techniek die door de halfgeleiderindustrie wordt gebruikt om microchips te maken om hun nieuwe apparaat te creëren, waarbij verschillende soorten materialen laag voor laag worden gestapeld, van atomair tot moleculair niveau, om ideale structuren met specifieke eigenschappen te creëren.
Om delasers apparaatkweekten de onderzoekers ultradunne platen van selenidehalogenide (een kristal bestaande uit cesium, lood en chloor) en etsten er polymeren met patronen op. Ze plaatsten deze kristalplaten en polymeren tussen verschillende oxidematerialen, wat resulteerde in een object van ongeveer 2 micron dik en 100 micron lang en breed (de gemiddelde breedte van een mensenhaar is 100 micron).
Toen de onderzoekers met een laser op het laserapparaat schenen, verscheen er een lichtgevend driehoekspatroon op de materiaalontwerpinterface. Het patroon wordt bepaald door het ontwerp van het apparaat en is het resultaat van de topologische kenmerken van de laser. “Het is een spannend vooruitzicht om kwantumfenomenen bij kamertemperatuur te kunnen bestuderen. Het innovatieve werk van professor Bao laat zien dat materiaalkunde ons kan helpen enkele van de grootste vragen in de wetenschap te beantwoorden.” Dat zei de technisch decaan van het Rensselaer Polytechnisch Instituut.
Posttijd: 01 juli 2024