Verdens første selvorganiserende laser, født til at hjælpe med at lave selvhelbredende smarte fotoniske materialer

Generelt har mange menneskeskabte materialer deres egne avancerede egenskaber, men de skal kombinere levende materialers mangfoldighed og funktionalitet for at passe til sidstnævntes specifikke situation. For eksempel i den menneskelige krop omorganiserer knogler og muskler konstant deres struktur og sammensætning for bedre at opretholde skiftende vægt- og aktivitetsniveauer.
For nylig hentede forskere fra Imperial College London og University College London inspiration fra denne idé og demonstrerede verdens første laserenhed, der spontant kan opnå selvorganisering, som kan rekonfigurere sig selv, når forholdene ændrer sig.
Holdet bemærker, at denne innovation vil bidrage til udviklingen af ​​smarte fotoniske materialer - materialer, der bedre efterligner biologisk stofs egenskaber, såsom reaktionsevne, tilpasningsevne, selvhelbredelse og kollektiv adfærd.
Laserne, der driver de fleste af vores teknologier i dag, er typisk designet af krystallinske materialer og er præcise og statiske af natur. Forskerholdet nævnt ovenfor havde på den anden side den lyse idé at skabe en laser, der kunne blande struktur og funktion, så den kunne omkonfigurere sig selv og samarbejde som et biologisk materiale.
Professor Riccardo Sapienza fra Imperial College's Department of Physics, en af ​​undersøgelsens medforfattere, sagde: "Vores lasersystem kan omkonfigurere og samarbejde for at passe sammen, hvilket vil lægge grunden til at efterligne den udviklende forbindelse mellem struktur og funktion i biologiske materialer. "
Generelt kan en laser defineres som en enhed, der er i stand til at producere en bestemt form for lys ved at forstærke den. De selvsamlede lasere i holdets eksperimenter bestod af partikler spredt i en væske med høj forstærkning (evnen til at forstærke lys). Når nok af disse partikler er bragt sammen, kan de exciteres med ekstern energi til at producere en laser.
I deres eksperimenter blev en ekstern laser brugt til at opvarme en "Janus"-partikel (en partikel belagt på den ene side med et lysabsorberende materiale), omkring hvilken partiklerne blev samlet. Disse partikelklynger producerer en laser, der kan tændes og slukkes ved at variere intensiteten af ​​den eksterne laser, som igen styrer størrelsen og tætheden af ​​partikelklyngen.
Derudover demonstrerede holdet, hvordan laserklyngerne kan transporteres gennem rummet ved at opvarme forskellige Janus-partikler og dermed demonstrere systemets tilpasningsevne. "Janus"-partiklerne kan også samarbejde med hinanden for at skabe klynger af partikler, der har flere egenskaber end blot at tilføje to partikler, såsom at ændre deres form og forbedre deres laserkraft.
I dag er lasere allerede meget brugt i medicin, telekommunikation og industriel produktion," sagde medforfatter Dr. Giorgio Volpe fra Institut for Kemi ved University College London. Og lasere med bioniske egenskaber vil hjælpe med at udvikle robuste, autonome og holdbare næste gang. -generationsmaterialer og enheder til registrering af applikationer, ukonventionel databehandling og nye lyskilder og skærme."
Dernæst vil forskerholdet undersøge, hvordan man kan forbedre den autonome opførsel af lasere for at gøre dem mere smidige og naturtro. Det menes, at teknologien kan anvendes for første gang på den næste generation af e-blæk til smarte skærme.