| +11 голос |
|
Дослідники з Політехнічного інституту Ренсселера виготовили пристрій не ширший за людську волосину, який допоможе фізикам досліджувати фундаментальну природу матерії та світла. Їхні висновки, опубліковані в журналі Nature Nanotechnology, також можуть сприяти розробці більш ефективних лазерів, які використовуються в різних галузях, від медицини до виробництва.
Пристрій виготовлено зі спеціального матеріалу, який називається фотонним топологічним ізолятором. Фотонний топологічний ізолятор може направляти фотони до інтерфейсів, спеціально розроблених у матеріалі, а також запобігаючи розсіюванню цих частинок через сам матеріал.
Завдяки цій властивості топологічні ізолятори можуть змусити багато фотонів когерентно діяти як один фотон. Пристрої також можна використовувати як топологічні «квантові симулятори», мініатюрні лабораторії, де дослідники можуть вивчати квантові явища, фізичні закони, які керують матерією в дуже малих масштабах.
«Створений нами фотонний топологічний ізолятор є унікальним. Він працює при кімнатній температурі. Це великий прогрес. Раніше можна було досліджувати цей режим лише за допомогою великого дорогого обладнання, яке охолоджує речовину у вакуумі до низьких температур. Багато дослідницьких лабораторій не мають доступу до такого обладнання, тож наш пристрій може дозволити більшій кількості людей проводити такі фундаментальні дослідження фізики в лабораторії», — сказав Вей Бао (Wei Bao), доцент кафедри матеріалознавства та інженерії RPI та старший автор дослідження.
«Це також багатообіцяючий крок вперед у розробці лазерів, які вимагають менше енергії для роботи, оскільки поріг пристрою при кімнатній температурі — кількість енергії, необхідної для його роботи — у сім разів нижча, ніж раніше розроблені низькотемпературні пристрої», – додав Бао.
Дослідники RPI створили свій новий пристрій за тією ж технологією, яка використовується в напівпровідниковій промисловості для виготовлення мікрочіпів, яка включає шарування різних видів матеріалів, атом за атомом, молекулу за молекулою, щоб створити бажану структуру з певними властивостями.
Щоб створити свій пристрій, дослідники виростили ультратонкі пластини з галогеніду перовскіту, кристала, виготовленого з цезію, свинцю та хлору, і витравили поверх нього полімер із паттерном. Вони затиснули ці кристалічні пластини та полімер між листами різних оксидних матеріалів, зрештою сформувавши об’єкт товщиною близько 2 мікрон і 100 мікрон у довжину та ширину (в середньому людське волосся має 100 мікрон у товщину).
Коли дослідники посвітили лазерним світлом на пристрій, на інтерфейсах, розроблених у матеріалі, з’явився сяючий трикутний паттерн. Цей шаблон, продиктований конструкцією пристрою, є результатом топологічних характеристик лазерів.
«Можливість вивчати квантові явища при кімнатній температурі — це захоплююча перспектива. Інноваційна робота професора Бао показує, як інженерія матеріалів може допомогти нам відповісти на деякі з найбільших наукових питань», — сказав Шекхар Гарде (Shekhar Garde), декан Інженерної школи RPI.
Рендерінг фотонного топологічного ізолятора, розробленого в дослідженні
Комп’ютерний розум: генеративний штучний інтелект у рішеннях AWS
| +11 голос |
|
