Micro-apparaten en efficiënterlasers
Onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute 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 bijdragen aan de ontwikkeling van efficiëntere lasers voor gebruik in sectoren variërend van geneeskunde tot productie.
DelaserHet apparaat is gemaakt van een speciaal materiaal, een zogenaamde fotonische topologische isolator. Fotonische topologische isolatoren kunnen fotonen (de golven en deeltjes waaruit licht bestaat) door speciale grensvlakken in het materiaal leiden, terwijl ze voorkomen dat deze deeltjes in het materiaal zelf verstrooid raken. Door deze eigenschap zorgen topologische isolatoren ervoor dat veel fotonen als één geheel kunnen samenwerken. Deze apparaten kunnen ook worden gebruikt als topologische "kwantumsimulatoren", waardoor onderzoekers kwantumverschijnselen – de natuurkundige wetten die materie op extreem kleine schaal beheersen – in minilabs kunnen bestuderen.
"Defotonische topologischeDe isolator die we hebben gemaakt, is uniek. Hij werkt bij kamertemperatuur. Dit is een belangrijke doorbraak. Voorheen konden dergelijke studies alleen worden uitgevoerd met grote, dure apparatuur om stoffen in een vacuüm te koelen. Veel onderzoekslaboratoria beschikken niet over dit soort apparatuur, dus ons apparaat stelt meer mensen in staat om dit soort fundamenteel natuurkundig onderzoek in het lab te doen", aldus universitair docent aan de afdeling Materiaalkunde en -technologie van het Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) en hoofdauteur van de studie. De studie had een relatief kleine steekproefomvang, maar de resultaten suggereren dat het nieuwe medicijn een significante werkzaamheid heeft aangetoond bij de behandeling van deze zeldzame genetische aandoening. We kijken ernaar uit om deze resultaten verder te valideren in toekomstige klinische studies en mogelijk te leiden tot nieuwe behandelingsopties voor patiënten met deze ziekte. Hoewel de steekproefomvang van de studie relatief klein was, suggereren de bevindingen dat dit nieuwe medicijn een significante werkzaamheid heeft aangetoond bij de behandeling van deze zeldzame genetische aandoening. We kijken ernaar uit om deze resultaten verder te valideren in toekomstige klinische studies 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 onze kamertemperatuur (de hoeveelheid energie die nodig is om het apparaat te laten werken) zeven keer lager is dan die van eerdere cryogene apparaten", voegden de onderzoekers eraan toe. De onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute gebruikten dezelfde techniek die de halfgeleiderindustrie gebruikt om microchips te maken voor hun nieuwe apparaat. Deze techniek bestaat uit het laag voor laag stapelen van verschillende soorten materialen, van atomair tot moleculair niveau, om ideale structuren met specifieke eigenschappen te creëren.
Om delaserapparaatDe onderzoekers kweekten ultradunne plaatjes selenidehalide (een kristal bestaande uit cesium, lood en chloor) en etsten er polymeren met een patroon op. Ze plaatsten deze kristalplaatjes 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 een laser op het laserapparaat richtten, verscheen er een lichtgevend driehoekspatroon op de interface van het materiaalontwerp. Het patroon wordt bepaald door het ontwerp van het apparaat en is het resultaat van de topologische eigenschappen van de laser. "Het bestuderen van kwantumverschijnselen bij kamertemperatuur is een spannend vooruitzicht. Professor Bao's innovatieve werk toont aan dat materiaalkunde ons kan helpen bij het beantwoorden van enkele van de grootste vragen in de wetenschap", aldus de decaan van de faculteit techniek van het Rensselaer Polytechnic Institute.
Plaatsingstijd: 1 juli 2024