マイクロデバイスとより効率的なレーザー

マイクロデバイスとより効率的なレーザー
レンセラー工科大学の研究者らは、レーザー装置それは人間の髪の毛ほどの太さで、物理学者が物質と光の基本的性質を研究するのに役立つだろう。権威ある科学誌に掲載された彼らの研究は、医療から製造業に至るまでの様々な分野で利用可能な、より効率的なレーザーの開発にも役立つ可能性がある。

そのレーザこのデバイスは、光子トポロジカル絶縁体と呼ばれる特殊な材料で作られています。光子トポロジカル絶縁体は、光子（光を構成する波と粒子）を材料内部の特殊な界面を通して導くと同時に、材料自体の中での散乱を防ぐことができます。この特性により、トポロジカル絶縁体は多数の光子が全体として機能することを可能にします。これらのデバイスは、トポロジカルな「量子シミュレータ」としても使用でき、研究者はミニラボで量子現象（極めて小さなスケールで物質を支配する物理法則）を研究することができます。
「光子トポロジカル「私たちが作った絶縁体はユニークです。室温で機能します。これは大きな進歩です。以前は、このような研究は、物質を真空中で冷却するための大きくて高価な装置を使うことでしか行うことができませんでした。多くの研究室にはこの種の装置がないため、私たちの装置により、より多くの人が研究室でこの種の基礎物理学研究を行うことが可能になります」と、レンセラー工科大学（RPI）材料科学工学部の助教授で本研究の主任著者は述べています。「この研究は比較的小規模なサンプル数でしたが、結果は、この新薬がこのまれな遺伝性疾患の治療に有意な有効性を示したことを示唆しています。今後の臨床試験でこれらの結果をさらに検証し、この疾患の患者さんに新たな治療選択肢をもたらすことを期待しています。」本研究のサンプル数は比較的少なかったものの、知見は、この新薬がこのまれな遺伝性疾患の治療に有意な有効性を示したことを示唆しています。今後の臨床試験でこれらの結果をさらに検証し、この疾患の患者さんに新たな治療選択肢をもたらすことを期待しています。」
「これはレーザー開発における大きな前進でもあります。なぜなら、室温でのデバイスの閾値（動作に必要なエネルギー量）は、従来の極低温デバイスの7分の1にまで低下しているからです」と研究者らは付け加えた。レンセラー工科大学の研究者らは、半導体業界がマイクロチップの製造に用いるのと同じ技術を用いて、この新しいデバイスを開発した。この技術では、原子レベルから分子レベルまで、異なる種類の材料を層状に積み重ねることで、特定の特性を持つ理想的な構造を作り出す。
作るためにレーザー装置研究者たちは、セレン化ハロゲン化物（セシウム、鉛、塩素からなる結晶）の超薄板を作製し、その上にパターン化されたポリマーをエッチングした。そして、これらの結晶板とポリマーを様々な酸化物材料で挟み込み、厚さ約2ミクロン、長さと幅がそれぞれ100ミクロン（人間の髪の毛の平均幅は100ミクロン）の物体を作製した。
研究者たちがレーザー装置にレーザーを照射すると、材料設計界面に発光する三角形のパターンが現れました。このパターンは装置設計によって決定され、レーザーの位相特性の結果です。「室温で量子現象を研究できることは、非常に刺激的な展望です。バオ教授の革新的な研究は、材料工学が科学における最も大きな疑問のいくつかに答えるのに役立つことを示しています」と、レンセラー工科大学の工学部長は​​述べています。