Mikrogeräte und effizientere Laser

Mikrogeräte und effizienterLaser
Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute haben eineLasergerätDas entspricht nur der Breite eines menschlichen Haares. Die Ergebnisse werden Physikern helfen, die grundlegenden Eigenschaften von Materie und Licht zu erforschen. Ihre in renommierten Fachzeitschriften veröffentlichten Arbeiten könnten auch dazu beitragen, effizientere Laser für den Einsatz in verschiedenen Bereichen von der Medizin bis zur Fertigung zu entwickeln.

DerLaserDas Gerät besteht aus einem speziellen Material, einem sogenannten photonischen topologischen Isolator. Photonische topologische Isolatoren können Photonen (die Wellen und Teilchen, aus denen Licht besteht) durch spezielle Grenzflächen im Material leiten und gleichzeitig die Streuung dieser Teilchen im Material selbst verhindern. Dank dieser Eigenschaft ermöglichen topologische Isolatoren die Zusammenarbeit vieler Photonen als Ganzes. Diese Geräte können auch als topologische „Quantensimulatoren“ eingesetzt werden, sodass Forscher Quantenphänomene – die physikalischen Gesetze, die Materie auf extrem kleinen Skalen bestimmen – in Minilaboren untersuchen können.
"Derphotonische topologische„Der von uns entwickelte Isolator ist einzigartig. Er funktioniert bei Raumtemperatur. Das ist ein großer Durchbruch. Bisher konnten solche Studien nur mit großen, teuren Geräten durchgeführt werden, die Substanzen im Vakuum kühlen. Viele Forschungslabore verfügen nicht über solche Geräte, daher ermöglicht unser Gerät mehr Menschen, diese Art von physikalischer Grundlagenforschung im Labor durchzuführen“, sagte Assistenzprofessorin am Department für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) und Hauptautorin der Studie. „Die Studie hatte eine relativ kleine Stichprobe, aber die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das neuartige Medikament eine signifikante Wirksamkeit bei der Behandlung dieser seltenen genetischen Erkrankung gezeigt hat. Wir freuen uns darauf, diese Ergebnisse in zukünftigen klinischen Studien weiter zu validieren und möglicherweise neue Behandlungsmöglichkeiten für Patienten mit dieser Krankheit zu erschließen.“
„Dies ist auch ein großer Fortschritt in der Laserentwicklung, da die Schwelle unseres Geräts bei Raumtemperatur (die zum Funktionieren benötigte Energiemenge) siebenmal niedriger ist als bei früheren kryogenen Geräten“, fügten die Forscher hinzu. Für ihr neues Gerät verwendeten die Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute dieselbe Technik, die auch in der Halbleiterindustrie zur Herstellung von Mikrochips eingesetzt wird. Dabei werden verschiedene Materialien Schicht für Schicht, von der atomaren bis zur molekularen Ebene, aufeinandergeschichtet, um ideale Strukturen mit spezifischen Eigenschaften zu schaffen.
Um dieLasergerätDie Forscher züchteten ultradünne Platten aus Selenhalogenid (einem Kristall aus Cäsium, Blei und Chlor) und ätzten darauf gemusterte Polymere. Diese Kristallplatten und Polymere fügten sie zwischen verschiedene Oxidmaterialien ein, wodurch ein Objekt von etwa zwei Mikrometern Dicke und 100 Mikrometern Länge und Breite entstand (die durchschnittliche Breite eines menschlichen Haares beträgt 100 Mikrometer).
Als die Forscher das Lasergerät mit einem Laserstrahl bestrahlten, erschien an der Materialoberfläche ein leuchtendes Dreiecksmuster. Dieses Muster wird durch das Gerätedesign bestimmt und ist das Ergebnis der topologischen Eigenschaften des Lasers. „Quantenphänomene bei Raumtemperatur untersuchen zu können, ist eine spannende Aussicht. Professor Baos innovative Arbeit zeigt, dass uns die Materialtechnik helfen kann, einige der größten wissenschaftlichen Fragen zu beantworten“, sagte der Dekan der technischen Fakultät des Rensselaer Polytechnic Institute.