Dispositivi micro e più efficientilaser
I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno creato undispositivo laserè solo la larghezza di un capello umano, e aiuterà i fisici a studiare le proprietà fondamentali della materia e della luce. Il loro lavoro, pubblicato su prestigiose riviste scientifiche, potrebbe anche aiutare a sviluppare laser più efficienti da utilizzare in campi che vanno dalla medicina alla produzione.
ILlaserIl dispositivo è costituito da un materiale speciale 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 che queste particelle si disperdano nel materiale stesso. A causa di questa proprietà, gli isolanti topologici consentono a molti fotoni di lavorare insieme nel loro insieme. 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 su scala estremamente piccola – in mini-laboratori.
"ILtopologica fotonical'isolante che abbiamo realizzato è unico. Funziona a temperatura ambiente. Questa è una svolta importante. In precedenza, tali studi potevano essere condotti solo utilizzando apparecchiature grandi e costose per raffreddare le sostanze sotto 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 assistente del Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e senior autore dello studio. Lo studio ha coinvolto un campione relativamente piccolo, ma i risultati suggeriscono che il nuovo farmaco ha dimostrato un’efficacia significativa 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 la dimensione del campione dello studio fosse relativamente piccola, i risultati suggeriscono che questo nuovo farmaco ha mostrato un’efficacia significativa 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”.
“Questo è anche un grande passo avanti nello sviluppo dei laser perché la soglia della temperatura ambiente del nostro dispositivo (la quantità di energia richiesta 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 utilizzata dall’industria dei semiconduttori per realizzare microchip per creare il loro nuovo dispositivo, che prevede l’impilamento di diversi tipi di materiali strato dopo strato, dal livello atomico a quello molecolare, per creare strutture ideali con proprietà specifiche.
Per fare ildispositivo laser, i ricercatori hanno coltivato piastre ultrasottili di alogenuro di seleniuro (un cristallo composto da cesio, piombo e cloro) e vi hanno inciso polimeri modellati. Hanno inserito queste lastre di cristallo e polimeri tra vari materiali di ossido, ottenendo un oggetto spesso circa 2 micron e lungo e largo 100 micron (la larghezza media di un capello umano è di 100 micron).
Quando i ricercatori hanno puntato un laser sul dispositivo laser, è apparso un motivo triangolare luminoso sull'interfaccia di progettazione del materiale. Il modello è determinato dal design del dispositivo ed è il risultato delle caratteristiche topologiche del laser. “Poter 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 alcune delle più grandi domande della scienza”. Ha detto il preside di ingegneria del Rensselaer Polytechnic Institute.
Orario di pubblicazione: 01-lug-2024