اولین لیزر خودسازمانده جهان که برای کمک به ساخت مواد فوتونیک هوشمند خود ترمیم شونده متولد شد

به طور کلی، بسیاری از مواد ساخته شده توسط انسان خواص پیشرفته خود را دارند، اما آنها باید تنوع و کارایی مواد زنده را با هم ترکیب کنند تا با شرایط خاص مورد دوم مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، در بدن انسان، استخوان‌ها و ماهیچه‌ها دائماً ساختار و ترکیب خود را سازماندهی می‌کنند تا وزن و سطح فعالیت در حال تغییر را بهتر حفظ کنند.
اخیراً، محققان امپریال کالج لندن و دانشگاه کالج لندن از این ایده الهام گرفتند و اولین دستگاه لیزری جهان را نشان دادند که می تواند به طور خود به خود سازماندهی خود را به دست آورد، که می تواند در صورت تغییر شرایط، خود را دوباره پیکربندی کند.
این تیم خاطرنشان می کند که این نوآوری به توسعه مواد فوتونیکی هوشمند کمک می کند - موادی که بهتر از خواص ماده بیولوژیکی مانند واکنش پذیری، سازگاری، خوددرمانی و رفتار جمعی تقلید می کنند.
لیزرهایی که امروزه بیشتر فناوری‌های ما را تامین می‌کنند، معمولاً از مواد کریستالی طراحی شده‌اند و ماهیت دقیق و ساکن دارند. از سوی دیگر، تیم تحقیقاتی ذکر شده در بالا، ایده درخشان ایجاد لیزری را داشت که می‌تواند ساختار و عملکرد را با هم ترکیب کند و به آن اجازه دهد تا خود را دوباره پیکربندی کند و مانند یک ماده بیولوژیکی با هم همکاری کند.
پروفسور ریکاردو ساپینزا از دپارتمان فیزیک امپریال کالج، یکی از نویسندگان همکار این مطالعه، گفت: «سیستم لیزری ما می‌تواند برای تناسب با یکدیگر دوباره پیکربندی و همکاری کند، که زمینه را برای تقلید از پیوند در حال تکامل بین ساختار و عملکرد در مواد بیولوژیکی ایجاد می‌کند. "
به طور کلی، لیزر را می توان به عنوان وسیله ای تعریف کرد که قادر به تولید فرم خاصی از نور با تقویت آن است. لیزرهای خود مونتاژ شده در آزمایشات این تیم شامل ذرات پراکنده در مایعی با بهره بالا (قابلیت تقویت نور) بود. هنگامی که مقدار کافی از این ذرات به هم نزدیک شدند، می توان آنها را با انرژی خارجی برای تولید لیزر تحریک کرد.
در آزمایش‌های آن‌ها، از یک لیزر خارجی برای گرم کردن یک ذره «ژانوس» (ذره‌ای که از یک طرف آن با ماده جاذب نور پوشانده شده بود) استفاده شد که ذرات در اطراف آن خوشه‌ای بودند. این خوشه‌های ذرات لیزری تولید می‌کنند که می‌توان آن را با تغییر شدت لیزر خارجی روشن و خاموش کرد، که به نوبه خود اندازه و چگالی خوشه ذرات را کنترل می‌کند.
علاوه بر این، این تیم نشان داد که چگونه خوشه‌های لیزری را می‌توان با گرم کردن ذرات مختلف Janus در فضا منتقل کرد، بنابراین سازگاری سیستم را نشان داد. ذرات "ژانوس" همچنین می توانند با یکدیگر همکاری کنند تا خوشه هایی از ذراتی ایجاد کنند که خواص بیشتری نسبت به اضافه کردن دو ذره دارند، مانند تغییر شکل آنها و افزایش قدرت لیزرشان.
دکتر جورجیو ولپ از گروه شیمی دانشگاه کالج لندن گفت: امروزه لیزرها به طور گسترده در پزشکی، مخابرات و تولید صنعتی استفاده می‌شوند. مواد و دستگاه‌های تولیدی برای کاربردهای سنجش، محاسبات غیر متعارف، و منابع نور و نمایشگرهای جدید."
در مرحله بعد، تیم تحقیقاتی چگونگی بهبود رفتار خودمختار لیزرها را برای چابک‌تر کردن و واقعی‌تر کردن آنها مطالعه خواهد کرد. تصور می شود که این فناوری ممکن است برای اولین بار در نسل بعدی جوهر الکترونیکی برای نمایشگرهای هوشمند اعمال شود.