อุปกรณ์ไมโครและเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

อุปกรณ์ไมโครและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเลเซอร์
นักวิจัยของสถาบัน Rensselaer Polytechnic ได้สร้างอุปกรณ์เลเซอร์นั่นคือความกว้างเพียงเท่าเส้นผมของมนุษย์ ซึ่งจะช่วยให้นักฟิสิกส์ศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของสสารและแสง ผลงานของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำ อาจช่วยพัฒนาเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการใช้งานในสาขาต่างๆ ตั้งแต่การแพทย์ไปจนถึงการผลิต

การเลเซอร์อุปกรณ์นี้ทำจากวัสดุพิเศษที่เรียกว่าฉนวนโทโพโลยีโฟโตนิกส์ ฉนวนโทโพโลยีโฟโตนิกส์สามารถนำโฟตอน (คลื่นและอนุภาคที่ประกอบเป็นแสง) ผ่านส่วนต่อประสานพิเศษภายในวัสดุ ขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้อนุภาคเหล่านี้กระจัดกระจายในวัสดุเอง ด้วยคุณสมบัตินี้ ฉนวนโทโพโลยีจึงทำให้โฟตอนจำนวนมากทำงานร่วมกันเป็นหนึ่งเดียว อุปกรณ์เหล่านี้ยังสามารถใช้เป็น "เครื่องจำลองควอนตัมเชิงโทโพโลยี" ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาปรากฏการณ์ควอนตัม ซึ่งเป็นกฎทางฟิสิกส์ที่ควบคุมสสารในระดับที่เล็กมาก ในห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก
“การโทโพโลยีโฟตอนิกส์ฉนวนที่เราผลิตขึ้นนั้นมีความโดดเด่นเฉพาะตัว ใช้งานได้ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ ก่อนหน้านี้ การศึกษาเช่นนี้สามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่และมีราคาแพงในการทำให้สารเย็นตัวลงในสุญญากาศเท่านั้น ห้องปฏิบัติการวิจัยหลายแห่งไม่มีอุปกรณ์ประเภทนี้ ดังนั้นอุปกรณ์ของเราจึงช่วยให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นสามารถทำการวิจัยฟิสิกส์พื้นฐานแบบนี้ในห้องปฏิบัติการได้” ผู้ช่วยศาสตราจารย์ประจำภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ สถาบัน Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) และผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว การศึกษานี้มีขนาดกลุ่มตัวอย่างค่อนข้างเล็ก แต่ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่ายาตัวใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่สำคัญในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่หายากนี้ เราหวังว่าจะได้ตรวจสอบผลลัพธ์เหล่านี้เพิ่มเติมในการทดลองทางคลินิกในอนาคต และอาจนำไปสู่ทางเลือกการรักษาใหม่ๆ สำหรับผู้ป่วยโรคนี้” แม้ว่าขนาดกลุ่มตัวอย่างของการศึกษานี้จะค่อนข้างเล็ก แต่ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่ายาตัวใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่สำคัญในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่หายากนี้ เราหวังว่าจะได้ตรวจสอบผลลัพธ์เหล่านี้เพิ่มเติมในการทดลองทางคลินิกในอนาคต และอาจนำไปสู่ทางเลือกการรักษาใหม่ๆ สำหรับผู้ป่วยโรคนี้”
“นี่ถือเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาเลเซอร์ เพราะเกณฑ์ของอุปกรณ์ที่อุณหภูมิห้องของเรา (ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำให้อุปกรณ์ทำงานได้) ต่ำกว่าอุปกรณ์ไครโอเจนิกรุ่นก่อนถึงเจ็ดเท่า” นักวิจัยกล่าวเสริม นักวิจัยจากสถาบันโพลีเทคนิคเรนส์เซลเลอร์ใช้เทคนิคเดียวกับที่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ใช้ในการผลิตไมโครชิปเพื่อสร้างอุปกรณ์ใหม่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเรียงซ้อนวัสดุชนิดต่างๆ ทีละชั้น ตั้งแต่ระดับอะตอมไปจนถึงระดับโมเลกุล เพื่อสร้างโครงสร้างที่สมบูรณ์แบบและมีคุณสมบัติเฉพาะ
เพื่อทำให้อุปกรณ์เลเซอร์นักวิจัยได้เพาะแผ่นเซเลไนด์ฮาไลด์ (ผลึกที่ประกอบด้วยซีเซียม ตะกั่ว และคลอรีน) บางเฉียบ และแกะสลักพอลิเมอร์ที่มีลวดลายลงบนแผ่นดังกล่าว พวกเขาประกบแผ่นผลึกและพอลิเมอร์เหล่านี้ไว้ระหว่างวัสดุออกไซด์ต่างๆ ส่งผลให้ได้วัตถุที่มีความหนาประมาณ 2 ไมครอน ยาวและกว้าง 100 ไมครอน (ความกว้างเฉลี่ยของเส้นผมมนุษย์คือ 100 ไมครอน)
เมื่อนักวิจัยฉายเลเซอร์ไปที่อุปกรณ์เลเซอร์ ลวดลายสามเหลี่ยมเรืองแสงจะปรากฏขึ้นที่ส่วนต่อประสานการออกแบบวัสดุ ลวดลายนี้ถูกกำหนดโดยการออกแบบอุปกรณ์และเป็นผลมาจากลักษณะทางโทโพโลยีของเลเซอร์ “การสามารถศึกษาปรากฏการณ์ควอนตัมที่อุณหภูมิห้องเป็นโอกาสที่น่าตื่นเต้น ผลงานนวัตกรรมของศาสตราจารย์เป่าแสดงให้เห็นว่าวิศวกรรมวัสดุสามารถช่วยเราตอบคำถามสำคัญๆ ในทางวิทยาศาสตร์ได้” คณบดีฝ่ายวิศวกรรมของสถาบันโพลีเทคนิคเรนส์เซลเลอร์กล่าว