Mga micro device at mas mahusay na laser

Mga micro device at mas mahusaymga laser
Ang mga mananaliksik ng Rensselaer Polytechnic Institute ay lumikha ng isangaparatong laserKasinglapad lamang iyan ng buhok ng tao, na makakatulong sa mga pisiko na pag-aralan ang mga pangunahing katangian ng materya at liwanag. Ang kanilang trabaho, na inilathala sa mga prestihiyosong siyentipikong journal, ay maaari ring makatulong sa pagbuo ng mas mahusay na mga laser para magamit sa mga larangan mula sa medisina hanggang sa pagmamanupaktura.

AnglaserAng aparatong ito ay gawa sa isang espesyal na materyal na tinatawag na photonic topological insulator. Ang mga photonic topological insulator ay kayang gabayan ang mga photon (ang mga alon at particle na bumubuo ng liwanag) sa pamamagitan ng mga espesyal na interface sa loob ng materyal, habang pinipigilan ang mga particle na ito na magkalat sa materyal mismo. Dahil sa katangiang ito, ang mga topological insulator ay nagbibigay-daan sa maraming photon na magtulungan nang buo. Ang mga aparatong ito ay maaari ding gamitin bilang mga topological na "quantum simulator," na nagpapahintulot sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga quantum phenomena – ang mga pisikal na batas na namamahala sa materya sa napakaliit na antas – sa mga mini-lab.
"Angtopolohiyang potoniko"Ang insulator na aming ginawa ay kakaiba. Gumagana ito sa temperatura ng silid. Ito ay isang malaking tagumpay. Dati, ang mga ganitong pag-aaral ay maaari lamang isagawa gamit ang malalaki at mamahaling kagamitan upang palamigin ang mga sangkap sa isang vacuum. Maraming research LABS ang walang ganitong uri ng kagamitan, kaya ang aming aparato ay nagbibigay-daan sa mas maraming tao na gawin ang ganitong uri ng pananaliksik sa pundamental na pisika sa laboratoryo," sabi ng assistant professor ng Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) sa Department of Materials Science and Engineering at senior author ng pag-aaral. Ang pag-aaral ay may medyo maliit na laki ng sample, ngunit ang mga resulta ay nagmumungkahi na ang nobelang gamot ay nagpakita ng makabuluhang bisa sa paggamot sa bihirang genetic disorder na ito. Inaasahan namin ang higit pang pagpapatunay sa mga resultang ito sa mga klinikal na pagsubok sa hinaharap at posibleng humahantong sa mga bagong opsyon sa paggamot para sa mga pasyenteng may sakit na ito." Bagama't medyo maliit ang laki ng sample ng pag-aaral, ang mga natuklasan ay nagmumungkahi na ang nobelang gamot na ito ay nagpakita ng makabuluhang bisa sa paggamot sa bihirang genetic disorder na ito. Inaasahan namin ang higit pang pagpapatunay sa mga resultang ito sa mga klinikal na pagsubok sa hinaharap at posibleng humahantong sa mga bagong opsyon sa paggamot para sa mga pasyenteng may sakit na ito."
“Isa rin itong malaking hakbang pasulong sa pag-unlad ng mga laser dahil ang ating room-temperature device threshold (ang dami ng enerhiyang kailangan para gumana ito) ay pitong beses na mas mababa kaysa sa mga nakaraang cryogenic device,” dagdag ng mga mananaliksik. Ginamit ng mga mananaliksik ng Rensselaer Polytechnic Institute ang parehong pamamaraan na ginagamit ng industriya ng semiconductor upang gumawa ng mga microchip upang likhain ang kanilang bagong device, na kinabibilangan ng pagpapatong-patong ng iba't ibang uri ng materyales nang patong-patong, mula sa antas atomiko hanggang molekular, upang lumikha ng mga ideal na istruktura na may mga partikular na katangian.
Para gawin angaparatong laser, ang mga mananaliksik ay nagpalago ng mga ultra-manipis na plato ng selenide halide (isang kristal na binubuo ng cesium, lead at chlorine) at nag-ukit ng mga patterned polymer sa mga ito. Pinagdikit nila ang mga kristal na plato at polymer na ito sa pagitan ng iba't ibang materyales na oxide, na nagresulta sa isang bagay na may kapal na humigit-kumulang 2 microns at haba at lapad na 100 microns (ang karaniwang lapad ng buhok ng tao ay 100 microns).
Nang pinasindihan ng mga mananaliksik ang isang laser sa aparatong laser, isang maliwanag na pattern ng tatsulok ang lumitaw sa interface ng disenyo ng materyal. Ang pattern ay natutukoy ng disenyo ng aparato at resulta ng mga katangiang topolohikal ng laser. "Ang kakayahang pag-aralan ang mga quantum phenomena sa temperatura ng silid ay isang kapana-panabik na inaasam-asam. Ipinapakita ng makabagong gawain ni Propesor Bao na ang materials engineering ay makakatulong sa atin na masagot ang ilan sa mga pinakamalaking tanong sa agham," sabi ng dekano ng inhinyeriya ng Rensselaer Polytechnic Institute.