Micro-dispositifs et lasers plus efficaces

Micro-appareils et plus efficaceslasers
Les chercheurs de l'Institut polytechnique de Rensselaer ont créé unappareil laserCe laser, d'une épaisseur de seulement un cheveu, aidera les physiciens à étudier les propriétés fondamentales de la matière et de la lumière. Leurs travaux, publiés dans des revues scientifiques prestigieuses, pourraient également contribuer au développement de lasers plus performants, utilisables dans des domaines allant de la médecine à l'industrie manufacturière.

LelaserLe dispositif est constitué d'un matériau spécial appelé isolant photonique topologique. Les isolants photoniques topologiques sont capables de guider les photons (les ondes et les particules qui composent la lumière) à travers des interfaces spécifiques à l'intérieur du matériau, tout en empêchant la diffusion de ces particules dans le matériau lui-même. Grâce à cette propriété, les isolants topologiques permettent à de nombreux photons de fonctionner ensemble. Ces dispositifs peuvent également servir de « simulateurs quantiques » topologiques, permettant aux chercheurs d'étudier les phénomènes quantiques – les lois physiques qui régissent la matière à des échelles extrêmement petites – dans des mini-laboratoires.
"Letopologique photonique« L'isolant que nous avons fabriqué est unique. Il fonctionne à température ambiante. Il s'agit d'une avancée majeure. Auparavant, de telles études ne pouvaient être réalisées qu'avec des équipements volumineux et coûteux pour refroidir les substances sous vide. De nombreux laboratoires de recherche ne disposent pas de ce type d'équipement. Notre dispositif permet donc à davantage de personnes de mener ce type de recherche en physique fondamentale en laboratoire », a déclaré le professeur adjoint du département de science et d'ingénierie des matériaux du Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) et auteur principal de l'étude. L'échantillon de l'étude était relativement restreint, mais les résultats suggèrent que ce nouveau médicament a démontré une efficacité significative dans le traitement de cette maladie génétique rare. Nous sommes impatients de valider ces résultats lors de futurs essais cliniques et de potentiellement ouvrir la voie à de nouvelles options thérapeutiques pour les patients atteints de cette maladie. »
« Il s'agit également d'une avancée majeure dans le développement des lasers, car le seuil de notre dispositif à température ambiante (la quantité d'énergie nécessaire à son fonctionnement) est sept fois inférieur à celui des dispositifs cryogéniques précédents », ont ajouté les chercheurs. Pour créer leur nouveau dispositif, les chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute ont utilisé la même technique que celle utilisée par l'industrie des semi-conducteurs pour fabriquer des micropuces. Cette technique consiste à empiler différents types de matériaux couche par couche, du niveau atomique au niveau moléculaire, afin de créer des structures idéales aux propriétés spécifiques.
Pour faire leappareil laserLes chercheurs ont fait croître des plaques ultra-minces d'halogénure de séléniure (un cristal composé de césium, de plomb et de chlore) et y ont gravé des polymères à motifs. Ils ont ensuite intercalé ces plaques de cristal et ces polymères entre divers oxydes, obtenant ainsi un objet d'environ 2 microns d'épaisseur et 100 microns de longueur et de largeur (la largeur moyenne d'un cheveu humain est de 100 microns).
Lorsque les chercheurs ont dirigé un laser vers le dispositif laser, un motif triangulaire lumineux est apparu à l'interface de conception du matériau. Ce motif est déterminé par la conception du dispositif et résulte des caractéristiques topologiques du laser. « Pouvoir étudier les phénomènes quantiques à température ambiante est une perspective passionnante. Les travaux innovants du professeur Bao montrent que l'ingénierie des matériaux peut nous aider à répondre à certaines des plus grandes questions scientifiques », a déclaré le doyen de la faculté d'ingénierie du Rensselaer Polytechnic Institute.