Micro dispositivi e più efficientilaser
I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno creato undispositivo laserSi tratta di una larghezza pari a quella di un capello umano, che aiuterà i fisici a studiare le proprietà fondamentali della materia e della luce. Il loro lavoro, pubblicato su prestigiose riviste scientifiche, potrebbe anche contribuire allo sviluppo di laser più efficienti da utilizzare in settori che spaziano dalla medicina all'industria manifatturiera.
ILlaserIl dispositivo è realizzato con uno speciale materiale chiamato isolante topologico fotonico. Gli isolanti topologici fotonici sono in grado di guidare i fotoni (le onde e le particelle che compongono la luce) attraverso speciali interfacce all'interno del materiale, impedendo al contempo a queste particelle di disperdersi nel materiale stesso. Grazie a questa proprietà, gli isolanti topologici consentono a molti fotoni di lavorare insieme come un tutt'uno. Questi dispositivi possono anche essere utilizzati come "simulatori quantistici" topologici, consentendo ai ricercatori di studiare i fenomeni quantistici – le leggi fisiche che governano la materia a scale estremamente ridotte – in mini-laboratori.
"ILtopologico fotonico"L'isolante che abbiamo realizzato è unico. Funziona a temperatura ambiente. Si tratta di una svolta fondamentale. In precedenza, tali studi potevano essere condotti solo utilizzando apparecchiature di grandi dimensioni e costose per raffreddare sostanze nel vuoto. Molti laboratori di ricerca non dispongono di questo tipo di apparecchiature, quindi il nostro dispositivo consente a più persone di svolgere questo tipo di ricerca di fisica fondamentale in laboratorio", ha affermato il professore associato del Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e autore senior dello studio. "Lo studio ha avuto un campione di dimensioni relativamente ridotte, ma i risultati suggeriscono che il nuovo farmaco ha mostrato una significativa efficacia nel trattamento di questa rara malattia genetica. Non vediamo l'ora di convalidare ulteriormente questi risultati in futuri studi clinici e di portare potenzialmente a nuove opzioni terapeutiche per i pazienti affetti da questa malattia". Sebbene il campione dello studio fosse relativamente piccolo, i risultati suggeriscono che questo nuovo farmaco ha mostrato una significativa efficacia nel trattamento di questa rara malattia genetica. Non vediamo l'ora di convalidare ulteriormente questi risultati in futuri studi clinici e di portare potenzialmente a nuove opzioni terapeutiche per i pazienti affetti da questa malattia".
"Si tratta anche di un grande passo avanti nello sviluppo dei laser, perché la soglia di temperatura ambiente del nostro dispositivo (la quantità di energia necessaria per farlo funzionare) è sette volte inferiore rispetto ai precedenti dispositivi criogenici", hanno aggiunto i ricercatori. I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno utilizzato la stessa tecnica impiegata dall'industria dei semiconduttori per realizzare microchip per creare il loro nuovo dispositivo, che prevede l'impilamento di diversi tipi di materiali strato per strato, dal livello atomico a quello molecolare, per creare strutture ideali con proprietà specifiche.
Per fare ildispositivo laserI ricercatori hanno coltivato lastre ultrasottili di alogenuro di seleniuro (un cristallo composto da cesio, piombo e cloro) e vi hanno inciso sopra polimeri modellati. Hanno inserito queste lastre di cristallo e i polimeri tra vari materiali ossidi, ottenendo un oggetto di circa 2 micron di spessore e 100 micron di lunghezza e larghezza (la larghezza media di un capello umano è di 100 micron).
Quando i ricercatori hanno puntato un laser contro il dispositivo, è apparso un motivo triangolare luminoso all'interfaccia di progettazione del materiale. Il motivo è determinato dal design del dispositivo ed è il risultato delle caratteristiche topologiche del laser. "Essere in grado di studiare i fenomeni quantistici a temperatura ambiente è una prospettiva entusiasmante. Il lavoro innovativo del professor Bao dimostra che l'ingegneria dei materiali può aiutarci a rispondere ad alcuni dei più grandi interrogativi della scienza", ha affermato il preside di ingegneria del Rensselaer Polytechnic Institute.
Data di pubblicazione: 01-07-2024