Microdispositivi e più efficientilaser
I ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute hanno creato undispositivo laserSi tratta di uno spessore pari a quello 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, utilizzabili in svariati settori, dalla medicina alla produzione industriale.
ILlaserIl dispositivo è realizzato con 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 interfacce speciali all'interno del materiale, impedendo al contempo che queste particelle si disperdano nel materiale stesso. Grazie a questa proprietà, gli isolanti topologici consentono a molti fotoni di lavorare insieme come un tutt'uno. Questi dispositivi possono essere utilizzati anche come "simulatori quantistici" topologici, permettendo ai ricercatori di studiare i fenomeni quantistici – le leggi fisiche che governano la materia su scale estremamente ridotte – in mini-laboratori.
"ILtopologico fotonicoL'isolante che abbiamo realizzato è unico. Funziona a temperatura ambiente. Si tratta di una svolta epocale. In precedenza, studi di questo tipo potevano essere condotti solo utilizzando apparecchiature grandi e costose per raffreddare le sostanze sottovuoto. Molti laboratori di ricerca non dispongono di questo tipo di attrezzatura, quindi il nostro dispositivo permette a più persone di svolgere questo tipo di ricerca fondamentale in fisica in laboratorio", ha affermato il professore assistente 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 relativamente piccolo, 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 potenzialmente portare a nuove opzioni di trattamento 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 una significativa efficacia nel trattamento di questa rara malattia genetica. Non vediamo l'ora di convalidare ulteriormente questi risultati in futuri studi clinici e potenzialmente portare a nuove opzioni di trattamento per i pazienti affetti da questa malattia."
"Questo rappresenta anche un grande passo avanti nello sviluppo dei laser, perché la soglia di funzionamento del nostro dispositivo a temperatura ambiente (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 i microchip, al fine di creare il loro nuovo dispositivo. Questa tecnica prevede la sovrapposizione di diversi tipi di materiali strato dopo strato, dal livello atomico a quello molecolare, per creare strutture ideali con proprietà specifiche.
Per fare ildispositivo laserI ricercatori hanno coltivato sottilissime piastre di alogenuro di seleniuro (un cristallo composto da cesio, piombo e cloro) e vi hanno inciso sopra polimeri con motivi predefiniti. Hanno poi inserito queste piastre cristalline e i polimeri tra vari materiali ossidici, 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 all'interfaccia tra il materiale e il dispositivo. Il motivo è determinato dalla progettazione del dispositivo ed è il risultato delle caratteristiche topologiche del laser. "Poter studiare i fenomeni quantistici a temperatura ambiente è una prospettiva entusiasmante. L'innovativo lavoro del professor Bao dimostra che l'ingegneria dei materiali può aiutarci a rispondere ad alcune delle più grandi domande della scienza", ha affermato il preside della facoltà di ingegneria del Rensselaer Polytechnic Institute.
Data di pubblicazione: 1 luglio 2024