Первый в мире самоорганизующийся лазер создан для создания самовосстанавливающихся интеллектуальных фотонных материалов

В целом, многие искусственные материалы обладают своими продвинутыми свойствами, но они должны сочетать в себе разнообразие и функциональность живых материалов, чтобы соответствовать конкретной ситуации последних. Например, в человеческом теле кости и мышцы постоянно реорганизуют свою структуру и состав, чтобы лучше поддерживать меняющийся вес и уровни активности.
Недавно исследователи из Имперского колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона вдохновились этой идеей и продемонстрировали первое в мире лазерное устройство, способное спонтанно достигать самоорганизации, способное перенастраивать себя при изменении условий.
Команда отмечает, что это нововведение будет способствовать разработке интеллектуальных фотонных материалов — материалов, которые лучше имитируют свойства биологической материи, такие как отзывчивость, приспособляемость, самовосстановление и коллективное поведение.
Лазеры, которые сегодня используются в большинстве наших технологий, обычно изготавливаются из кристаллических материалов и являются точными и статическими по своей природе. С другой стороны, у исследовательской группы, упомянутой выше, была блестящая идея создать лазер, который мог бы смешивать структуру и функции, позволяя ему реконфигурироваться и взаимодействовать, как биологический материал.
Профессор Риккардо Сапиенца с физического факультета Имперского колледжа, один из соавторов исследования, сказал: «Наша лазерная система может реконфигурироваться и взаимодействовать, чтобы соответствовать друг другу, что заложит основу для имитации развивающейся связи между структурой и функцией в биологических материалах. "
В общем, лазер можно определить как устройство, способное производить свет определенной формы путем его усиления. Самособранные лазеры в экспериментах команды состояли из частиц, диспергированных в жидкости с высоким коэффициентом усиления (способностью усиливать свет). Как только достаточное количество этих частиц собрано вместе, их можно возбудить с помощью внешней энергии для создания лазера.
В их экспериментах внешний лазер использовался для нагрева частицы «Янус» (частицы, покрытой с одной стороны светопоглощающим материалом), вокруг которой группировались частицы. Эти кластеры частиц создают лазер, который можно включать и выключать, изменяя интенсивность внешнего лазера, который, в свою очередь, управляет размером и плотностью кластера частиц.
Кроме того, команда продемонстрировала, как лазерные кластеры можно транспортировать в космосе, нагревая различные частицы Януса, тем самым продемонстрировав адаптируемость системы. Частицы «Янус» также могут взаимодействовать друг с другом для создания кластеров частиц, которые имеют больше свойств, чем просто добавление двух частиц, таких как изменение их формы и усиление их лазерной мощности.
Сегодня лазеры уже широко используются в медицине, телекоммуникациях и промышленном производстве», — сказал соавтор доктор Джорджио Вольпе с химического факультета Университетского колледжа Лондона. материалов и устройств для сенсорных приложений, нетрадиционных вычислений, новых источников света и дисплеев».
Затем исследовательская группа изучит, как улучшить автономное поведение лазеров, чтобы сделать их более гибкими и реалистичными. Считается, что эта технология может быть впервые применена к следующему поколению электронных чернил для интеллектуальных дисплеев.