Verdens første selvorganiserende laser født for å hjelpe til med å lage selvhelbredende smarte fotoniske materialer

Generelt har mange menneskeskapte materialer sine egne avanserte egenskaper, men de må kombinere mangfoldet og funksjonaliteten til levende materialer for å passe sistnevntes spesifikke situasjon. For eksempel, i menneskekroppen, reorganiserer bein og muskler konstant strukturen og sammensetningen for bedre å opprettholde skiftende vekt og aktivitetsnivåer.
Nylig hentet forskere fra Imperial College London og University College London inspirasjon fra denne ideen og demonstrerte verdens første laserenhet som spontant kan oppnå selvorganisering, som kan rekonfigurere seg selv når forholdene endres.
Teamet bemerker at denne innovasjonen vil bidra til utviklingen av smarte fotoniske materialer - materialer som bedre etterligner egenskapene til biologisk materiale, som reaksjonsevne, tilpasningsevne, selvhelbredelse og kollektiv atferd.
Laserne som driver de fleste av teknologiene våre i dag er vanligvis utformet av krystallinske materialer og er presise og statiske av natur. Forskerteamet nevnt ovenfor, derimot, hadde den lyse ideen om å lage en laser som kunne blande struktur og funksjon, slik at den kunne rekonfigurere seg selv og samarbeide som et biologisk materiale.
Professor Riccardo Sapienza ved Imperial Colleges avdeling for fysikk, en av studiens medforfattere, sa: "Vårt lasersystem kan rekonfigurere og samarbeide for å passe sammen, noe som vil legge grunnlaget for å etterligne den utviklende koblingen mellom struktur og funksjon i biologiske materialer. "
Generelt kan en laser defineres som en enhet som er i stand til å produsere en bestemt form for lys ved å forsterke den. De selvmonterte laserne i teamets eksperimenter besto av partikler spredt i en væske med høy forsterkning (evnen til å forsterke lys). Når nok av disse partiklene er brakt sammen, kan de eksiteres med ekstern energi for å produsere en laser.
I deres eksperimenter ble en ekstern laser brukt til å varme opp en "Janus"-partikkel (en partikkel belagt på den ene siden med et lysabsorberende materiale) som partiklene ble samlet rundt. Disse partikkelklyngene produserer en laser som kan slås av og på ved å variere intensiteten til den eksterne laseren, som igjen kontrollerer størrelsen og tettheten til partikkelklyngen.
I tillegg demonstrerte teamet hvordan laserklyngene kan transporteres gjennom verdensrommet ved å varme opp forskjellige Janus-partikler, og demonstrerer dermed systemets tilpasningsevne. "Janus"-partiklene kan også samarbeide med hverandre for å lage klynger av partikler som har flere egenskaper enn å bare legge til to partikler, for eksempel å endre form og forbedre laserkraften.
I dag er lasere allerede mye brukt i medisin, telekommunikasjon og industriell produksjon," sa medforfatter Dr. Giorgio Volpe fra Institutt for kjemi ved University College London. Og lasere med bioniske egenskaper vil bidra til å utvikle robuste, autonome og holdbare neste gang. -generasjonsmaterialer og enheter for sensing av applikasjoner, ukonvensjonell databehandling og nye lyskilder og skjermer."
Deretter vil forskerteamet studere hvordan man kan forbedre den autonome oppførselen til lasere for å gjøre dem mer smidige og naturtro. Det antas at teknologien kan brukes for første gang på neste generasjon e-blekk for smarte skjermer.