Maailma esimene iseorganiseeruv laser, mis aitab valmistada iseparanevaid nutikaid fotoonmaterjale

Üldiselt on paljudel tehismaterjalidel oma täiustatud omadused, kuid need peavad ühendama elusate materjalide mitmekesisuse ja funktsionaalsuse, et sobida viimase konkreetse olukorraga. Näiteks inimkehas korraldavad luud ja lihased pidevalt ümber oma struktuuri ja koostist, et paremini hoida muutuvat kaalu- ja aktiivsustaset.
Hiljuti ammutasid Londoni Imperial College'i ja Londoni ülikooli kolledži teadlased sellest ideest inspiratsiooni ja demonstreerisid maailma esimest laserseadet, mis suudab spontaanselt iseorganiseeruda ja suudab end tingimuste muutudes ümber konfigureerida.
Töörühm märgib, et see uuendus aitab kaasa nutikate fotooniliste materjalide arendamisele – materjalidele, mis jäljendavad paremini bioloogilise aine omadusi, nagu reageerimisvõime, kohanemisvõime, iseparanemine ja kollektiivne käitumine.
Laserid, mis kasutavad enamikku meie tehnoloogiatest tänapäeval, on tavaliselt valmistatud kristallilistest materjalidest ning on oma olemuselt täpsed ja staatilised. Eespool mainitud uurimisrühmal oli seevastu särav idee luua laser, mis võiks segada struktuuri ja funktsiooni, võimaldades tal end ümber konfigureerida ja teha koostööd nagu bioloogiline materjal.
Professor Riccardo Sapienza Imperial College'i füüsikaosakonnast, üks uuringu kaasautoritest, ütles: "Meie lasersüsteem saab ümber konfigureerida ja koostööd teha, et need kokku sobiksid, mis loob aluse bioloogiliste materjalide struktuuri ja funktsiooni vahelise areneva seose jäljendamiseks. "
Üldiselt võib laserit määratleda kui seadet, mis on võimeline tootma teatud tüüpi valgust seda võimendades. Meeskonna katsetes koosnesid isekomplekteeritud laserid suure võimendusega (võime valgust võimendada) vedelikus dispergeeritud osakestest. Kui neid osakesi on kokku viidud piisavalt, saab neid laseri tootmiseks välise energiaga ergutada.
Nende katsetes kasutati välist laserit, et kuumutada "Janus" osakest (osake, mis oli ühelt poolt kaetud valgust neelava materjaliga), mille ümber osakesed olid koondunud. Need osakeste klastrid toodavad laserit, mida saab sisse ja välja lülitada, muutes välise laseri intensiivsust, mis omakorda kontrollib osakeste klastri suurust ja tihedust.
Lisaks demonstreeris töörühm, kuidas erinevaid Januse osakesi kuumutades saab laserklastreid läbi ruumi transportida, näidates nii süsteemi kohanemisvõimet. "Janus" osakesed saavad ka omavahel koostööd teha, et luua osakeste klastreid, millel on rohkem omadusi kui lihtsalt kahe osakese lisamine, näiteks nende kuju muutmine ja laseri võimsuse suurendamine.
Tänapäeval kasutatakse lasereid juba laialdaselt meditsiinis, telekommunikatsioonis ja tööstuslikus tootmises," ütles kaasautor dr Giorgio Volpe Londoni ülikooli kolledži keemiaosakonnast. Biooniliste omadustega laserid aitavad järgmisena välja töötada tugevad, autonoomsed ja vastupidavad. - põlvkonna materjalid ja seadmed sensorrakenduste, ebatavalise andmetöötluse ning uute valgusallikate ja kuvarite jaoks."
Järgmisena uurib uurimisrühm, kuidas parandada laserite autonoomset käitumist, et muuta need väledamaks ja elutruumaks. Arvatakse, et seda tehnoloogiat võidakse esimest korda rakendada nutikate ekraanide järgmise põlvkonna e-tindi puhul.