מכשירי מיקרו ולייזרים יעילים יותר

מיקרו מכשירים ויעילים יותרלייזרים
חוקרי המכון הפוליטכני רנסלר יצרו אמכשיר לייזרזהו רק הרוחב של שערה אנושית, מה שיעזור לפיסיקאים ללמוד את התכונות הבסיסיות של חומר ואור. עבודתם, שפורסמה בכתבי עת מדעיים יוקרתיים, יכולה גם לסייע בפיתוח לייזרים יעילים יותר לשימוש בתחומים החל מרפואה ועד ייצור.

הלייזרהמכשיר עשוי מחומר מיוחד הנקרא מבודד טופולוגי פוטוני. מבודדים טופולוגיים פוטוניים מסוגלים להוביל פוטונים (הגלים והחלקיקים המרכיבים את האור) דרך ממשקים מיוחדים בתוך החומר, תוך מניעת התפזרות של חלקיקים אלו בחומר עצמו. בגלל תכונה זו, מבודדים טופולוגיים מאפשרים לפוטונים רבים לעבוד יחד כמכלול. מכשירים אלה יכולים לשמש גם כ"סימולטורים קוונטיים" טופולוגיים, המאפשרים לחוקרים לחקור תופעות קוונטיות - החוקים הפיזיקליים השולטים בחומר בהיקפים קטנים במיוחד - במעבדות מיני.
"הטופולוגי פוטונייםמבודד שיצרנו הוא ייחודי. זה עובד בטמפרטורת החדר. זוהי פריצת דרך גדולה. בעבר, ניתן היה לבצע מחקרים כאלה רק באמצעות ציוד גדול ויקר לקירור חומרים בוואקום. למעבדות מחקר רבות אין ציוד מסוג זה, כך שהמכשיר שלנו מאפשר ליותר אנשים לבצע מחקר פיזיקה בסיסי זה במעבדה", אמר עוזר פרופסור במכון הפוליטכני של רנסלר (RPI) במחלקה למדע והנדסת חומרים ובכיר מחבר המחקר. למחקר היה גודל מדגם קטן יחסית, אך התוצאות מצביעות על כך שהתרופה החדשה הראתה יעילות משמעותית בטיפול בהפרעה גנטית נדירה זו. אנו מצפים לאמת תוצאות אלו בהמשך בניסויים קליניים עתידיים ועלולים להוביל לאפשרויות טיפול חדשות עבור חולים עם מחלה זו." למרות שגודל המדגם של המחקר היה קטן יחסית, הממצאים מצביעים על כך שתרופה חדשה זו הראתה יעילות משמעותית בטיפול בהפרעה גנטית נדירה זו. אנו מצפים לאמת תוצאות אלו בהמשך בניסויים קליניים עתידיים ועלולים להוביל לאפשרויות טיפול חדשות עבור חולים עם מחלה זו."
"זהו גם צעד גדול קדימה בפיתוח הלייזרים מכיוון שסף המכשיר שלנו בטמפרטורת החדר (כמות האנרגיה הנדרשת כדי לגרום לו לעבוד) נמוך פי שבעה ממכשירים קריוגניים קודמים", הוסיפו החוקרים. חוקרי המכון הפוליטכני של Rensselaer השתמשו באותה טכניקה בה השתמשו בתעשיית המוליכים למחצה לייצור שבבים ליצירת המכשיר החדש שלהם, הכולל ערימה של סוגים שונים של חומרים שכבה אחר שכבה, מהרמה האטומית ועד המולקולרית, כדי ליצור מבנים אידיאליים עם תכונות ספציפיות.
כדי לעשות אתמכשיר לייזר, החוקרים גידלו לוחות דקים במיוחד של סלניד הליד (גביש המורכב מצסיום, עופרת וכלור) וחרטו עליהם פולימרים מעוצבים. הם הכניסו את לוחות הקריסטל והפולימרים הללו בין חומרי תחמוצת שונים, וכתוצאה מכך נוצר חפץ בעובי של כ-2 מיקרון ו-100 מיקרון באורך ורוחב (הרוחב הממוצע של שערה אנושית הוא 100 מיקרון).
כאשר החוקרים האירו לייזר לעבר מכשיר הלייזרים, הופיעה תבנית משולש זוהרת בממשק עיצוב החומר. הדפוס נקבע על ידי עיצוב המכשיר והוא תוצאה של המאפיינים הטופולוגיים של הלייזר. "היכולת לחקור תופעות קוונטיות בטמפרטורת החדר היא סיכוי מרגש. עבודתו החדשנית של פרופסור באו מראה שהנדסת חומרים יכולה לעזור לנו לענות על כמה מהשאלות הגדולות ביותר במדע." דיקן ההנדסה של המכון הפוליטכני רנסלר אמר.