อุปกรณ์ขนาดเล็กและเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

อุปกรณ์ขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเลเซอร์
นักวิจัยจากสถาบันโพลีเทคนิคเรนส์เซลเลอร์ได้สร้าง...อุปกรณ์เลเซอร์นั่นมีขนาดเล็กเท่ากับเส้นผมของมนุษย์เท่านั้น ซึ่งจะช่วยให้นักฟิสิกส์ศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของสสารและแสงได้ งานวิจัยของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียง อาจช่วยพัฒนาเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อใช้ในหลากหลายสาขา ตั้งแต่การแพทย์ไปจนถึงการผลิต

เดอะเลเซอร์อุปกรณ์นี้ทำจากวัสดุพิเศษที่เรียกว่าฉนวนทอพอโลยีโฟตอนิกส์ ฉนวนทอพอโลยีโฟตอนิกส์สามารถนำพาโฟตอน (คลื่นและอนุภาคที่ประกอบกันเป็นแสง) ผ่านส่วนต่อประสานพิเศษภายในวัสดุ ในขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้อนุภาคเหล่านี้กระจัดกระจายในตัววัสดุเอง ด้วยคุณสมบัตินี้ ฉนวนทอพอโลยีจึงช่วยให้โฟตอนจำนวนมากทำงานร่วมกันได้เป็นองค์รวม อุปกรณ์เหล่านี้ยังสามารถใช้เป็น "เครื่องจำลองควอนตัม" เชิงทอพอโลยี ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาปรากฏการณ์ควอนตัม ซึ่งเป็นกฎทางฟิสิกส์ที่ควบคุมสสารในระดับที่เล็กมาก ในห้องปฏิบัติการขนาดเล็กได้
“เดอะโฟตอนิกส์เชิงทอพอโลยีฉนวนที่เราสร้างขึ้นนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิห้อง นี่เป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ ก่อนหน้านี้ การศึกษาดังกล่าวสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือขนาดใหญ่และราคาแพงเพื่อทำให้สารเย็นลงในสุญญากาศ ห้องปฏิบัติการวิจัยหลายแห่งไม่มีอุปกรณ์ประเภทนี้ ดังนั้นอุปกรณ์ของเราจึงช่วยให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นสามารถทำการวิจัยทางฟิสิกส์พื้นฐานประเภทนี้ในห้องปฏิบัติการได้” ศาสตราจารย์ผู้ช่วยประจำภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ สถาบันโพลีเทคนิคเรนส์เซลเลอร์ (RPI) และผู้เขียนหลักของการศึกษา กล่าว การศึกษานี้มีขนาดตัวอย่างค่อนข้างเล็ก แต่ผลลัพธ์บ่งชี้ว่ายาใหม่นี้แสดงประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่หายากนี้ เราหวังว่าจะตรวจสอบผลลัพธ์เหล่านี้เพิ่มเติมในการทดลองทางคลินิกในอนาคต และอาจนำไปสู่ทางเลือกการรักษาใหม่สำหรับผู้ป่วยที่เป็นโรคนี้
“นี่เป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาเลเซอร์เช่นกัน เพราะค่าพลังงานที่จำเป็นต่อการทำงานของอุปกรณ์ที่อุณหภูมิห้องนั้นต่ำกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ความเย็นจัดแบบเดิมถึงเจ็ดเท่า” นักวิจัยกล่าวเสริม นักวิจัยจากสถาบัน Rensselaer Polytechnic Institute ใช้เทคนิคเดียวกับที่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ใช้ในการผลิตไมโครชิปเพื่อสร้างอุปกรณ์ใหม่นี้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเรียงซ้อนวัสดุชนิดต่างๆ ทีละชั้น ตั้งแต่ระดับอะตอมไปจนถึงระดับโมเลกุล เพื่อสร้างโครงสร้างที่เหมาะสมที่มีคุณสมบัติเฉพาะ
เพื่อสร้างอุปกรณ์เลเซอร์นักวิจัยได้ปลูกแผ่นผลึกเซเลไนด์เฮไลด์ (ผลึกที่ประกอบด้วยซีเซียม ตะกั่ว และคลอรีน) ที่บางมาก และสลักลวดลายโพลิเมอร์ลงบนแผ่นผลึกเหล่านั้น จากนั้นพวกเขานำแผ่นผลึกและโพลิเมอร์เหล่านี้มาประกบไว้ระหว่างวัสดุออกไซด์ต่างๆ ทำให้ได้วัตถุที่มีความหนาประมาณ 2 ไมครอน และยาวและกว้างประมาณ 100 ไมครอน (ความกว้างเฉลี่ยของเส้นผมมนุษย์คือ 100 ไมครอน)
เมื่อนักวิจัยฉายแสงเลเซอร์ไปยังอุปกรณ์เลเซอร์ รูปแบบสามเหลี่ยมเรืองแสงปรากฏขึ้นที่ส่วนต่อประสานของวัสดุ รูปแบบดังกล่าวถูกกำหนดโดยการออกแบบอุปกรณ์และเป็นผลมาจากลักษณะทางโทโพโลยีของเลเซอร์ “การสามารถศึกษาปรากฏการณ์ควอนตัมที่อุณหภูมิห้องเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น งานสร้างสรรค์ของศาสตราจารย์เปาแสดงให้เห็นว่าวิศวกรรมวัสดุสามารถช่วยเราตอบคำถามที่สำคัญที่สุดบางข้อในวิทยาศาสตร์ได้” คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันโพลีเทคนิคเรนส์เซลเลอร์กล่าว