الأجهزة الصغيرة وأشعة الليزر الأكثر كفاءة

الأجهزة الصغيرة وأكثر كفاءةالليزر
أنشأ باحثون معهد Rensselaer Polytechnic Aجهاز الليزرهذا ليس سوى عرض شعر بشري ، والذي سيساعد الفيزيائيين على دراسة الخواص الأساسية للمادة والضوء. يمكن أن يساعد عملهم ، الذي نشر في المجلات العلمية المرموقة ، أيضًا في تطوير الليزر الأكثر كفاءة لاستخدامه في المجالات التي تتراوح من الطب إلى التصنيع.

الالليزريتكون الجهاز من مادة خاصة تسمى عازل طوبولوجي ضوئي. العوازل الطوبولوجية الضوئية قادرة على توجيه الفوتونات (الأمواج والجزيئات التي تشكل الضوء) من خلال واجهات خاصة داخل المادة ، مع منع هذه الجسيمات من الانتثار في المادة نفسها. بسبب هذه الخاصية ، تمكن العوازل الطوبولوجية العديد من الفوتونات من العمل معًا ككل. يمكن أيضًا استخدام هذه الأجهزة كـ "محاكاة الكم" الطوبولوجية ، مما يسمح للباحثين بدراسة الظواهر الكمومية-القوانين الفيزيائية التي تحكم المسألة بمقاييس صغيرة للغاية-في الأمراض المصغرة.
"الالطوبولوجي الضوئيالعازل الذي صنعناه فريد. إنه يعمل في درجة حرارة الغرفة. هذا هو اختراق كبير. في السابق ، لا يمكن إجراء هذه الدراسات إلا باستخدام معدات كبيرة ومكلفة لتبريد المواد في فراغ. قال أستاذ مساعد معهد Rensselaer Polytechnic Institute (REPI) في قسم العلوم والهندسة ، مؤلف كبير للمؤلفين في مجال الدراسة ، "لا تملك العديد من مختبرات الأبحاث هذا النوع من المعدات ، لذلك يمكّن أجهزتنا المزيد من الأشخاص من القيام بهذا النوع من أبحاث الفيزياء الأساسية في المختبر". كان للدراسة حجم عينة صغير نسبيًا ، لكن النتائج تشير إلى أن الدواء الجديد أظهر فعالية كبيرة في علاج هذا الاضطراب الوراثي النادر. نتطلع إلى مواصلة التحقق من صحة هذه النتائج في التجارب السريرية المستقبلية وربما تؤدي إلى خيارات علاجية جديدة للمرضى الذين يعانون من هذا المرض. " على الرغم من أن حجم عينة الدراسة كان صغيرًا نسبيًا ، إلا أن النتائج تشير إلى أن هذا الدواء الجديد أظهر فعالية كبيرة في علاج هذا الاضطراب الوراثي النادر. نتطلع إلى مواصلة التحقق من صحة هذه النتائج في التجارب السريرية المستقبلية وربما تؤدي إلى خيارات علاجية جديدة للمرضى الذين يعانون من هذا المرض. "
وأضاف الباحثون: "هذه أيضًا خطوة كبيرة للأمام في تطوير الليزر لأن عتبة جهاز درجة حرارة الغرفة لدينا (كمية الطاقة المطلوبة لجعلها تعمل) أقل بسبع مرات من الأجهزة المبردة السابقة". استخدم الباحثون في معهد Rensselaer Polytechnic Technique نفس التقنية التي تستخدمها صناعة أشباه الموصلات لإنشاء الرقائق الدقيقة لإنشاء أجهزتهم الجديدة ، والتي تتضمن تكديس أنواع مختلفة من الطبقة حسب الطبقة ، من الذرية إلى المستوى الجزيئي ، لإنشاء هياكل مثالية ذات خصائص محددة.
لجعلجهاز الليزر، نما الباحثون لوحات رقيقة للغاية من هاليد السيلينيد (بلورة مكونة من السيزيوم والرصاص والكلور) والبوليمرات المنقوشة المحفورة عليها. قاموا بتقليط هذه الألواح والبوليمرات البلورية بين مواد الأكسيد المختلفة ، مما أدى إلى وجود كائن حوالي 2 ميكرون طوله بطول 100 ميكرون (متوسط ​​عرض الشعر البشري 100 ميكرون).
عندما أشرق الباحثون ليزر على جهاز الليزر ، ظهر نمط مثلث مضيء في واجهة تصميم المواد. يتم تحديد النمط من خلال تصميم الجهاز وهو نتيجة للخصائص الطوبولوجية للليزر. "القدرة على دراسة ظواهر الكم في درجة حرارة الغرفة هي احتمال مثير. يوضح عمل البروفيسور باو أن هندسة المواد يمكن أن تساعدنا في الإجابة على بعض من أكبر الأسئلة في العلوم. " وقال Rensselaer Polytechnic Engineering Dean.