Prvi samoorganizirajoči laser na svetu, rojen za pomoč pri izdelavi samozdravljivih pametnih fotonskih materialov

Na splošno imajo številni materiali, ki jih je ustvaril človek, svoje lastne napredne lastnosti, vendar morajo združiti raznolikost in funkcionalnost živih materialov, da ustrezajo specifični situaciji slednjih. Na primer, v človeškem telesu kosti in mišice nenehno reorganizirajo svojo strukturo in sestavo, da bi bolje vzdrževale spreminjajočo se težo in ravni aktivnosti.
Pred kratkim so raziskovalci z Imperial College London in University College London črpali navdih iz te ideje in prikazali prvo lasersko napravo na svetu, ki lahko spontano doseže samoorganizacijo, ki se lahko na novo konfigurira, ko se pogoji spremenijo.
Ekipa ugotavlja, da bo ta inovacija prispevala k razvoju pametnih fotonskih materialov – materialov, ki bolje posnemajo lastnosti biološke snovi, kot so odzivnost, prilagodljivost, samozdravljenje in kolektivno vedenje.
Laserji, ki poganjajo večino naših današnjih tehnologij, so običajno zasnovani iz kristalnih materialov ter so po naravi natančni in statični. Zgoraj omenjena raziskovalna skupina pa je imela dobro idejo o ustvarjanju laserja, ki bi lahko mešal strukturo in delovanje, kar bi mu omogočilo, da se rekonfigurira in sodeluje kot biološki material.
Profesor Riccardo Sapienza z oddelka za fiziko Imperial Collegea, eden od soavtorjev študije, je dejal: "Naš laserski sistem se lahko rekonfigurira in sodeluje, da se prilega skupaj, kar bo postavilo temelje za posnemanje razvijajoče se povezave med strukturo in funkcijo v bioloških materialih. "
Na splošno lahko laser definiramo kot napravo, ki lahko proizvede določeno obliko svetlobe z njeno ojačanjem. Samosestavljeni laserji v poskusih ekipe so bili sestavljeni iz delcev, razpršenih v tekočini z visokim ojačenjem (zmožnost ojačanja svetlobe). Ko se združi dovolj teh delcev, jih je mogoče vzbuditi z zunanjo energijo, da proizvedejo laser.
V njihovih poskusih je bil uporabljen zunanji laser za segrevanje delcev "Janus" (delcev, prevlečenih na eni strani z materialom, ki absorbira svetlobo), okoli katerega so bili delci združeni. Ti grozdi delcev proizvajajo laser, ki ga je mogoče vklopiti in izklopiti s spreminjanjem intenzivnosti zunanjega laserja, ta pa nadzoruje velikost in gostoto grozda delcev.
Poleg tega je ekipa pokazala, kako je mogoče laserske grozde prenašati skozi vesolje s segrevanjem različnih Janusovih delcev, s čimer je dokazala prilagodljivost sistema. Delci "Janus" lahko med seboj sodelujejo tudi pri ustvarjanju grozdov delcev, ki imajo več lastnosti kot preprosto dodajanje dveh delcev, na primer spreminjanje njihove oblike in povečanje njihove laserske moči.
Danes se laserji že pogosto uporabljajo v medicini, telekomunikacijah in industrijski proizvodnji," je povedal sovoditelj dr. Giorgio Volpe z oddelka za kemijo na University College London. In laserji z bioničnimi lastnostmi bodo pomagali razviti robustne, avtonomne in vzdržljive naslednje -generacijski materiali in naprave za aplikacije zaznavanja, nekonvencionalno računalništvo ter novi viri svetlobe in zasloni."
Nato bo raziskovalna skupina preučila, kako izboljšati avtonomno vedenje laserjev, da bodo bolj okretni in realistični. Menijo, da bo tehnologija morda prvič uporabljena za naslednjo generacijo e-črnila za pametne zaslone.