Các thiết bị siêu nhỏ và laser hiệu quả hơn

Các thiết bị siêu nhỏ và hiệu quả hơntia laser
Các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Rensselaer đã tạo ra mộtthiết bị laserĐó chỉ là chiều rộng của một sợi tóc người, điều này sẽ giúp các nhà vật lý nghiên cứu các thuộc tính cơ bản của vật chất và ánh sáng. Công trình của họ, được công bố trên các tạp chí khoa học danh tiếng, cũng có thể giúp phát triển các loại laser hiệu quả hơn để sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ y học đến sản xuất.

Cáitia laserThiết bị này được làm từ một loại vật liệu đặc biệt gọi là chất cách điện tôpô quang học. Chất cách điện tôpô quang học có khả năng dẫn hướng các photon (các sóng và hạt tạo nên ánh sáng) đi qua các giao diện đặc biệt bên trong vật liệu, đồng thời ngăn chặn sự tán xạ của các hạt này trong chính vật liệu đó. Nhờ đặc tính này, chất cách điện tôpô cho phép nhiều photon hoạt động cùng nhau như một thể thống nhất. Các thiết bị này cũng có thể được sử dụng như các "máy mô phỏng lượng tử" tôpô, cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu các hiện tượng lượng tử - các định luật vật lý chi phối vật chất ở quy mô cực nhỏ - trong các phòng thí nghiệm thu nhỏ.
“Cáicấu trúc tôpô quang họcVật liệu cách điện mà chúng tôi chế tạo là độc đáo. Nó hoạt động ở nhiệt độ phòng. Đây là một bước đột phá lớn. Trước đây, những nghiên cứu như vậy chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị lớn, đắt tiền để làm lạnh các chất trong chân không. Nhiều phòng thí nghiệm nghiên cứu không có loại thiết bị này, vì vậy thiết bị của chúng tôi cho phép nhiều người hơn thực hiện loại nghiên cứu vật lý cơ bản này trong phòng thí nghiệm”, giáo sư trợ lý tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu của Viện Bách khoa Rensselaer (RPI) và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. Nghiên cứu có cỡ mẫu tương đối nhỏ, nhưng kết quả cho thấy loại thuốc mới này đã thể hiện hiệu quả đáng kể trong điều trị chứng rối loạn di truyền hiếm gặp này. Chúng tôi mong muốn tiếp tục xác nhận những kết quả này trong các thử nghiệm lâm sàng trong tương lai và có khả năng dẫn đến các lựa chọn điều trị mới cho bệnh nhân mắc bệnh này.
“Đây cũng là một bước tiến lớn trong việc phát triển laser vì ngưỡng hoạt động ở nhiệt độ phòng của thiết bị (lượng năng lượng cần thiết để thiết bị hoạt động) thấp hơn bảy lần so với các thiết bị làm lạnh trước đây,” các nhà nghiên cứu cho biết thêm. Các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Rensselaer đã sử dụng kỹ thuật tương tự được ngành công nghiệp bán dẫn sử dụng để chế tạo vi mạch để tạo ra thiết bị mới của họ, bao gồm việc xếp chồng các loại vật liệu khác nhau từng lớp một, từ cấp độ nguyên tử đến phân tử, để tạo ra các cấu trúc lý tưởng với các đặc tính cụ thể.
Để làm chothiết bị laserCác nhà nghiên cứu đã tạo ra các tấm siêu mỏng bằng selenua halide (một loại tinh thể được cấu tạo từ xesi, chì và clo) và khắc các polyme có hoa văn lên chúng. Họ kẹp các tấm tinh thể và polyme này giữa các vật liệu oxit khác nhau, tạo ra một vật thể dày khoảng 2 micromet và dài, rộng 100 micromet (chiều rộng trung bình của một sợi tóc người là 100 micromet).
Khi các nhà nghiên cứu chiếu tia laser vào thiết bị laser, một mô hình tam giác phát sáng xuất hiện tại giao diện thiết kế vật liệu. Mô hình này được xác định bởi thiết kế thiết bị và là kết quả của các đặc tính tôpô học của laser. “Việc có thể nghiên cứu các hiện tượng lượng tử ở nhiệt độ phòng là một triển vọng thú vị. Công trình nghiên cứu đột phá của Giáo sư Bao cho thấy kỹ thuật vật liệu có thể giúp chúng ta trả lời một số câu hỏi lớn nhất trong khoa học”, trưởng khoa kỹ thuật của Viện Bách khoa Rensselaer cho biết.