's Werelds eerste zelforganiserende laser geboren om zelfherstellende slimme fotonische materialen te helpen maken

Over het algemeen hebben veel door de mens gemaakte materialen hun eigen geavanceerde eigenschappen, maar ze moeten de diversiteit en functionaliteit van levende materialen combineren om te passen bij de specifieke situatie van laatstgenoemde. In het menselijk lichaam bijvoorbeeld, zijn botten en spieren voortdurend bezig met het reorganiseren van hun structuur en samenstelling om veranderende gewichts- en activiteitsniveaus beter vast te houden.
Onlangs hebben onderzoekers van Imperial College London en University College London zich laten inspireren door dit idee en 's werelds eerste laserapparaat gedemonstreerd dat spontaan zelforganisatie tot stand kan brengen, dat zichzelf kan herconfigureren wanneer de omstandigheden veranderen.
Het team merkt op dat deze innovatie zal bijdragen aan de ontwikkeling van slimme fotonische materialen - materialen die de eigenschappen van biologische materie beter nabootsen, zoals reactievermogen, aanpassingsvermogen, zelfgenezing en collectief gedrag.
De lasers die tegenwoordig de meeste van onze technologieën aandrijven, zijn typisch ontworpen van kristallijne materialen en zijn nauwkeurig en statisch van aard. Het hierboven genoemde onderzoeksteam had daarentegen het lumineuze idee om een ​​laser te maken die structuur en functie kon combineren, waardoor hij zichzelf kon herconfigureren en samenwerken als een biologisch materiaal.
Professor Riccardo Sapienza van het Department of Physics van het Imperial College, een van de co-auteurs van de studie, zei: "Ons lasersysteem kan opnieuw worden geconfigureerd en samenwerken om bij elkaar te passen, wat de basis zal leggen voor het nabootsen van de evoluerende link tussen structuur en functie in biologische materialen. "
Over het algemeen kan een laser worden gedefinieerd als een apparaat dat in staat is een bepaalde vorm van licht te produceren door het te versterken. De zelf-geassembleerde lasers in de experimenten van het team bestonden uit deeltjes verspreid in een vloeistof met hoge versterking (het vermogen om licht te versterken). Zodra genoeg van deze deeltjes bij elkaar zijn gebracht, kunnen ze worden geëxciteerd met externe energie om een ​​laser te produceren.
In hun experimenten werd een externe laser gebruikt om een ​​"Janus"-deeltje (een deeltje dat aan één kant bedekt was met een lichtabsorberend materiaal) te verhitten waarrond de deeltjes geclusterd waren. Deze deeltjesclusters produceren een laser die kan worden in- en uitgeschakeld door de intensiteit van de externe laser te variëren, die op zijn beurt de grootte en dichtheid van de deeltjescluster regelt.
Bovendien demonstreerde het team hoe de laserclusters door de ruimte kunnen worden getransporteerd door verschillende Janus-deeltjes te verwarmen, waarmee het aanpassingsvermogen van het systeem wordt aangetoond. De "Janus" -deeltjes kunnen ook met elkaar samenwerken om clusters van deeltjes te creëren die meer eigenschappen hebben dan alleen het toevoegen van twee deeltjes, zoals het veranderen van hun vorm en het verbeteren van hun laservermogen.
Vandaag de dag worden lasers al op grote schaal gebruikt in de geneeskunde, telecommunicatie en industriële productie, "zei co-hoofdauteur Dr. Giorgio Volpe van de afdeling Chemie aan het University College London. En lasers met bionische eigenschappen zullen helpen bij het ontwikkelen van robuuste, autonome en duurzame volgende -generatie materialen en apparaten voor sensortoepassingen, onconventioneel computergebruik en nieuwe lichtbronnen en displays."
Vervolgens gaat het onderzoeksteam onderzoeken hoe het autonome gedrag van lasers kan worden verbeterd om ze wendbaarder en levensechter te maken. Men denkt dat de technologie voor het eerst kan worden toegepast op de volgende generatie e-inkt voor slimme beeldschermen.