მიკრო მოწყობილობები და უფრო ეფექტური ლაზერები

მიკრო მოწყობილობები და უფრო ეფექტურილაზერები
რენსელერის პოლიტექნიკური ინსტიტუტის მკვლევარებმა შექმნესლაზერული მოწყობილობაეს მხოლოდ ადამიანის თმის ღერის სისქეა, რაც ფიზიკოსებს მატერიისა და სინათლის ფუნდამენტური თვისებების შესწავლაში დაეხმარება. მათი ნაშრომი, რომელიც პრესტიჟულ სამეცნიერო ჟურნალებში გამოქვეყნდა, ასევე შეიძლება დაეხმაროს უფრო ეფექტური ლაზერების შემუშავებას სხვადასხვა სფეროში გამოსაყენებლად, დაწყებული მედიცინიდან დამთავრებული წარმოებით.

ისლაზერიმოწყობილობა დამზადებულია სპეციალური მასალისგან, რომელსაც ფოტონური ტოპოლოგიური იზოლატორი ეწოდება. ფოტონურ ტოპოლოგიურ იზოლატორებს შეუძლიათ ფოტონების (სინათლის შემადგენელი ტალღებისა და ნაწილაკების) წარმართვა მასალის შიგნით არსებულ სპეციალურ ინტერფეისებში, ამავდროულად ხელს უშლიან ამ ნაწილაკების გაფანტვას თავად მასალაში. ამ თვისების გამო, ტოპოლოგიური იზოლატორები საშუალებას აძლევს ბევრ ფოტონს, ერთად იმუშაონ, როგორც მთლიანობაში. ეს მოწყობილობები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ტოპოლოგიური „კვანტური სიმულატორები“, რაც საშუალებას აძლევს მკვლევარებს, შეისწავლონ კვანტური ფენომენები - ფიზიკური კანონები, რომლებიც მართავენ მატერიას უკიდურესად მცირე მასშტაბით - მინი-ლაბორატორიებში.
„ისფოტონური ტოპოლოგიური„ჩვენს მიერ შექმნილი იზოლატორი უნიკალურია. ის ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობს. ეს დიდი გარღვევაა. ადრე, ასეთი კვლევების ჩატარება მხოლოდ დიდი, ძვირადღირებული აღჭურვილობის გამოყენებით იყო შესაძლებელი ნივთიერებების ვაკუუმში გასაგრილებლად. ბევრ კვლევით ლაბორატორიას არ აქვს ამ ტიპის აღჭურვილობა, ამიტომ ჩვენი მოწყობილობა მეტ ადამიანს საშუალებას აძლევს, ლაბორატორიაში ჩაატაროს ამ ტიპის ფუნდამენტური ფიზიკის კვლევა“, - თქვა რენსელერის პოლიტექნიკური ინსტიტუტის (RPI) მასალათმცოდნეობისა და ინჟინერიის დეპარტამენტის ასისტენტ-პროფესორმა და კვლევის უფროსმა ავტორმა. კვლევას შედარებით მცირე ნიმუში ჰქონდა, მაგრამ შედეგები მიუთითებს, რომ ახალმა პრეპარატმა მნიშვნელოვანი ეფექტურობა აჩვენა ამ იშვიათი გენეტიკური დაავადების მკურნალობაში. ჩვენ მოუთმენლად ველით ამ შედეგების შემდგომ დადასტურებას მომავალ კლინიკურ კვლევებში და პოტენციურად, ამ დაავადების მქონე პაციენტებისთვის მკურნალობის ახალი ვარიანტების შექმნას.“ მიუხედავად იმისა, რომ კვლევის ნიმუშის ზომა შედარებით მცირე იყო, დასკვნები მიუთითებს, რომ ამ ახალმა პრეპარატმა მნიშვნელოვანი ეფექტურობა აჩვენა ამ იშვიათი გენეტიკური დაავადების მკურნალობაში. ჩვენ მოუთმენლად ველით ამ შედეგების შემდგომ დადასტურებას მომავალ კლინიკურ კვლევებში და პოტენციურად, ამ დაავადების მქონე პაციენტებისთვის მკურნალობის ახალი ვარიანტების შექმნას.“
„ეს ასევე დიდი წინგადადგმული ნაბიჯია ლაზერების შემუშავებაში, რადგან ჩვენი ოთახის ტემპერატურის მოწყობილობის ზღურბლი (მისი მუშაობისთვის საჭირო ენერგიის რაოდენობა) შვიდჯერ დაბალია წინა კრიოგენულ მოწყობილობებთან შედარებით“, - დასძინეს მკვლევარებმა. რენსელერის პოლიტექნიკური ინსტიტუტის მკვლევარებმა გამოიყენეს იგივე ტექნიკა, რომელსაც ნახევარგამტარული ინდუსტრია იყენებს მიკროჩიპების დასამზადებლად, რათა შექმნან თავიანთი ახალი მოწყობილობა, რომელიც გულისხმობს სხვადასხვა სახის მასალების ფენა-ფენა დაწყობას, ატომურიდან მოლეკულურ დონემდე, კონკრეტული თვისებების მქონე იდეალური სტრუქტურების შესაქმნელად.
იმისათვის, რომლაზერული მოწყობილობა, მკვლევრებმა გაზარდეს სელენიდ ჰალოგენიდის (ცეზიუმის, ტყვიისა და ქლორისგან შემდგარი კრისტალი) ულტრათხელი ფირფიტები და მათზე ამოტვიფრეს ნიმუშიანი პოლიმერები. მათ ეს კრისტალური ფირფიტები და პოლიმერები სხვადასხვა ოქსიდურ მასალებს შორის მოათავსეს, რის შედეგადაც მიიღეს დაახლოებით 2 მიკრონი სისქის და 100 მიკრონი სიგრძისა და სიგანის ობიექტი (ადამიანის თმის საშუალო სიგანე 100 მიკრონია).
როდესაც მკვლევრებმა ლაზერული სხივი ლაზერის მოწყობილობაზე მიმართეს, მასალის დიზაინის ინტერფეისზე მანათობელი სამკუთხედის ნიმუში გაჩნდა. ნიმუში განისაზღვრება მოწყობილობის დიზაინით და ლაზერის ტოპოლოგიური მახასიათებლების შედეგია. „ოთახის ტემპერატურაზე კვანტური ფენომენების შესწავლის შესაძლებლობა საინტერესო პერსპექტივაა. პროფესორ ბაოს ინოვაციური ნაშრომი აჩვენებს, რომ მასალათმცოდნეობას შეუძლია დაგვეხმაროს მეცნიერების ზოგიერთ უდიდეს კითხვაზე პასუხის გაცემაში“, - განაცხადა რენსელერის პოლიტექნიკური ინსტიტუტის ინჟინერიის დეკანმა.