Primul laser cu auto-organizare din lume, născut pentru a ajuta la realizarea de materiale fotonice inteligente cu auto-vindecare

În general, multe materiale artificiale au propriile lor proprietăți avansate, dar trebuie să combine diversitatea și funcționalitatea materialelor vii pentru a se potrivi situației specifice a acestora din urmă. De exemplu, în corpul uman, oasele și mușchii își reorganizează constant structura și compoziția pentru a menține mai bine greutatea și nivelul de activitate în schimbare.
Recent, cercetătorii de la Imperial College London și University College London s-au inspirat din această idee și au demonstrat primul dispozitiv laser din lume care poate realiza în mod spontan auto-organizare, care se poate reconfigura atunci când condițiile se schimbă.
Echipa observă că această inovație va contribui la dezvoltarea materialelor fotonice inteligente - materiale care imită mai bine proprietățile materiei biologice, cum ar fi receptivitatea, adaptabilitatea, auto-vindecarea și comportamentul colectiv.
Laserele care alimentează majoritatea tehnologiilor noastre astăzi sunt proiectate de obicei din materiale cristaline și sunt de natură precisă și statică. Pe de altă parte, echipa de cercetare menționată mai sus a avut ideea strălucitoare de a crea un laser care să amestece structura și funcția, permițându-i să se reconfigureze și să colaboreze ca un material biologic.
Profesorul Riccardo Sapienza de la Departamentul de Fizică al Imperial College, unul dintre coautorii studiului, a declarat: „Sistemul nostru laser se poate reconfigura și poate colabora pentru a se potrivi, ceea ce va pune bazele pentru imitarea legăturii în evoluție dintre structură și funcție în materialele biologice. "
În general, un laser poate fi definit ca un dispozitiv capabil să producă o anumită formă de lumină prin amplificarea acesteia. Laserele auto-asamblate din experimentele echipei au constat din particule dispersate într-un lichid cu câștig mare (capacitatea de a amplifica lumina). Odată ce suficiente dintre aceste particule sunt reunite, ele pot fi excitate cu energie externă pentru a produce un laser.
În experimentele lor, un laser extern a fost folosit pentru a încălzi o particulă „Janus” (o particulă acoperită pe o parte cu un material care absoarbe lumina) în jurul căreia au fost grupate particulele. Aceste grupuri de particule produc un laser care poate fi pornit și oprit prin variarea intensității laserului extern, care, la rândul său, controlează dimensiunea și densitatea clusterului de particule.
În plus, echipa a demonstrat cum grupurile laser pot fi transportate prin spațiu prin încălzirea diferitelor particule Janus, demonstrând astfel adaptabilitatea sistemului. Particulele „Janus” pot colabora, de asemenea, între ele pentru a crea grupuri de particule care au mai multe proprietăți decât simpla adăugare a două particule, cum ar fi schimbarea formei lor și creșterea puterii laserului.
Astăzi, laserele sunt deja utilizate pe scară largă în medicină, telecomunicații și producția industrială", a declarat coautorul principal, dr. Giorgio Volpe de la Departamentul de Chimie de la University College London. Iar laserele cu proprietăți bionice vor ajuta la dezvoltarea în continuare robustă, autonomă și durabilă. -generare de materiale și dispozitive pentru aplicații de detectare, calcul neconvențional și noi surse de lumină și afișaje.”
În continuare, echipa de cercetare va studia cum să îmbunătățească comportamentul autonom al laserelor pentru a le face mai agile și mai realiste. Se crede că tehnologia poate fi aplicată pentru prima dată la următoarea generație de cerneală electronică pentru afișaje inteligente.