Miniaturowe urządzenie zmienia zasady gry w fizyce

Naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute stworzyli innowacyjne urządzenie, które może zrewolucjonizować badania nad materią i światłem. Urządzenie cieńsze niż ludzki włos działa w temperaturze pokojowej, co jest przełomem w dziedzinie fotoniki i fizyki kwantowej. Dzięki temu wynalazkowi możliwe będą bardziej efektywne lasery i badania nad fundamentalnymi zjawiskami kwantowymi bez potrzeby użycia drogich i skomplikowanych systemów chłodzenia. Urządzenie wykonano z izolatora topologicznego, który może prowadzić fotony po ściśle określonych ścieżkach, eliminując straty energii.

Innowacyjne urządzenie fotoniczne

Naukowcy stworzyli urządzenie z materiału zwanego fotonicznym izolatorem topologicznym. Dzięki niemu fotony, czyli cząstki światła, mogą być prowadzone wzdłuż zaprojektowanych ścieżek, minimalizując rozpraszanie. Ta właściwość sprawia, że urządzenie może działać jako symulator kwantowy, umożliwiając badanie zjawisk kwantowych w temperaturze pokojowej. To znaczący krok naprzód w badaniach podstawowych, dotychczas wymagających skomplikowanego sprzętu.

Znaczenie dla przyszłości laserów

Nowe urządzenie ma potencjał, by znacząco poprawić wydajność laserów. Lasery oparte na tej technologii mogą wymagać mniej energii do działania, co jest korzystne w wielu dziedzinach, od medycyny po produkcję. Próg energetyczny dla działania jest siedmiokrotnie niższy niż w przypadku wcześniejszych urządzeń wymagających chłodzenia. To otwiera nowe możliwości dla rozwoju technologii laserowych na szeroką skalę.

Technologia produkcji

Aby stworzyć to urządzenie, naukowcy wykorzystali technologie stosowane w przemyśle półprzewodnikowym, polegające na precyzyjnym układaniu warstw różnych materiałów. Składa się z ultracienkich płyt halogenku perowskitowego, pokrytych wzorem z polimeru, umieszczonych między warstwami różnych tlenków. Dzięki temu uzyskano strukturę o grubości zaledwie 2 mikronów i długości 100 mikronów. Kiedy naukowcy naświetlili urządzenie laserem, na jego powierzchni pojawił się świecący wzór, świadczący o jego topologicznych właściwościach.

źródło:
eurekalert.org