Peranti mikro dan laser yang lebih cekap

Peranti mikro dan lebih cekaplaser
Penyelidik Institut Politeknik Rensselaer telah mencipta satuperanti laseritu hanya selebar rambut manusia, yang akan membantu ahli fizik mengkaji sifat-sifat asas jirim dan cahaya. Hasil kerja mereka, yang diterbitkan dalam jurnal saintifik berprestij, juga boleh membantu membangunkan laser yang lebih cekap untuk digunakan dalam bidang daripada perubatan hingga pembuatan.

YanglaserPeranti ini diperbuat daripada bahan khas yang dipanggil penebat topologi fotonik. Penebat topologi fotonik dapat membimbing foton (gelombang dan zarah yang membentuk cahaya) melalui antara muka khas di dalam bahan, sambil menghalang zarah-zarah ini daripada berselerak dalam bahan itu sendiri. Disebabkan sifat ini, penebat topologi membolehkan banyak foton berfungsi bersama secara keseluruhan. Peranti ini juga boleh digunakan sebagai "simulator kuantum" topologi, yang membolehkan penyelidik mengkaji fenomena kuantum – hukum fizikal yang mengawal jirim pada skala yang sangat kecil – dalam makmal mini.
"Thetopologi fotonikPenebat yang kami buat adalah unik. Ia berfungsi pada suhu bilik. Ini merupakan satu kejayaan besar. Sebelum ini, kajian sedemikian hanya boleh dijalankan menggunakan peralatan yang besar dan mahal untuk menyejukkan bahan dalam vakum. Banyak makmal penyelidikan tidak mempunyai peralatan seperti ini, jadi peranti kami membolehkan lebih ramai orang melakukan penyelidikan fizik asas seperti ini di makmal,” kata penolong profesor Institut Politeknik Rensselaer (RPI) di Jabatan Sains dan Kejuruteraan Bahan dan pengarang kanan kajian tersebut. Kajian ini mempunyai saiz sampel yang agak kecil, tetapi hasilnya menunjukkan bahawa ubat baharu ini telah menunjukkan keberkesanan yang ketara dalam merawat gangguan genetik yang jarang berlaku ini. Kami berharap dapat mengesahkan lagi keputusan ini dalam ujian klinikal masa hadapan dan berpotensi membawa kepada pilihan rawatan baharu untuk pesakit yang menghidap penyakit ini.” Walaupun saiz sampel kajian agak kecil, penemuan menunjukkan bahawa ubat baharu ini telah menunjukkan keberkesanan yang ketara dalam merawat gangguan genetik yang jarang berlaku ini. Kami berharap dapat mengesahkan lagi keputusan ini dalam ujian klinikal masa hadapan dan berpotensi membawa kepada pilihan rawatan baharu untuk pesakit yang menghidap penyakit ini.”
“Ini juga merupakan langkah besar ke hadapan dalam pembangunan laser kerana ambang peranti suhu bilik kami (jumlah tenaga yang diperlukan untuk menjadikannya berfungsi) adalah tujuh kali lebih rendah daripada peranti kriogenik sebelumnya,” tambah para penyelidik. Penyelidik Institut Politeknik Rensselaer menggunakan teknik yang sama yang digunakan oleh industri semikonduktor untuk membuat mikrocip bagi mencipta peranti baharu mereka, yang melibatkan penyusunan pelbagai jenis bahan lapisan demi lapisan, dari peringkat atom hingga molekul, untuk mencipta struktur ideal dengan sifat tertentu.
Untuk membuatperanti laser, para penyelidik mengembangkan plat ultra nipis selenida halida (kristal yang terdiri daripada sesium, plumbum dan klorin) dan mengukir polimer bercorak padanya. Mereka mengapit plat kristal dan polimer ini di antara pelbagai bahan oksida, menghasilkan objek setebal kira-kira 2 mikron dan panjang serta lebar 100 mikron (lebar purata sehelai rambut manusia ialah 100 mikron).
Apabila para penyelidik menyuluh laser pada peranti laser, corak segi tiga bercahaya muncul pada antara muka reka bentuk bahan. Corak tersebut ditentukan oleh reka bentuk peranti dan merupakan hasil daripada ciri-ciri topologi laser. “Keupayaan untuk mengkaji fenomena kuantum pada suhu bilik merupakan prospek yang menarik. Kerja inovatif Profesor Bao menunjukkan bahawa kejuruteraan bahan boleh membantu kita menjawab beberapa persoalan terbesar dalam sains,” kata dekan kejuruteraan Institut Politeknik Rensselaer.