ساخت لیزرهای زنده با ساختار تطبیق دهنده
با تقلید از ویژگی سیستم های زنده، لیزرهای می توانند به مواد جدیدی برای سنجش، محاسبات، منابع نور و نمایشگرها منجر شوند.
در حالی که بسیاری از مواد مصنوعی خواص پیشرفته ای دارند، اما راه درازی برای ترکیب تطبیق پذیری و کارایی مواد زنده که می توانند با شرایط خود سازگار شوند، در پیش دارند. به عنوان مثال، در بدن انسان، استخوان ها و ماهیچه ها به طور مداوم ساختار و ترکیب خود را سازماندهی می کنند تا وزن و سطح فعالیت در حال تغییر را بهتر حفظ کنند.
اکنون، محققان کالج امپریال لندن و دانشگاه کالج لندن اولین دستگاه لیزری خودسازماندهی شونده خود به خودی را رونمایی کردند که می تواند در صورت تغییر شرایط پیکربندی مجدد کرده و با شرایط جدید تطبیق پیدا کند.
این نوآوری به توسعه مواد فوتونیکی هوشمند با قابلیت تقلید بهتر از خواص ماده بیولوژیکی، مانند پاسخ‌دهی، سازگاری، خوددرمانی و رفتار جمعی کمک می کند.
پروفسور ریکاردو ساپینزا (Riccardo Sapienza) از دپارتمان فیزیک کالج امپریال و یکی از پژوهشگران این مطالعات گفت:لیزرها که بیشتر فناوری های ما را نیرو می دهند از مواد کریستالی طراحی شده اند تا خواص دقیق و ساکن داشته باشند. ما از خود پرسیدیم که آیا می توانیم لیزری با توانایی ترکیب ساختار و عملکرد، با قابلیت پیکربندی مجدد خودکار مانند مواد بیولوژیکی ایجاد کنیم. او در ادامه افزود: سیستم لیزری ما می تواند دوباره پیکربندی شده و مجدد در شرایط جدید همکاری کند، بنابراین اولین گام را برای تقلید از رابطه همیشه بین ساختار و عملکرد معمولی مواد زنده ممکن می سازد.
ساپینزا توضیح می دهد: لیزرها دستگاه هایی هستند که نور را برای تولید فرم خاصی از نور تقویت می کنند. لیزرهای خود مونتاژ شونده در این آزمایش از ریزذرات پراکنده در مایعی با بهره بالا تشکیل شده بودند. هنگامی که مقدار کافی از این ریزذرات با هم جمع شوند، می توانند انرژی خارجی را برای لیزر مهار کنند.
یک لیزر خارجی برای گرم کردن یک ذره ژانوس که ذره ای است که از یک طرف با مواد جاذب نور پوشانده شده، استفاده شد که ریزذرات در اطراف آن جمع شدند. لیزر ایجاد شده توسط این خوشه های ریز ذرات می تواند با تغییر شدت لیزر خارجی روشن و خاموش شود که به نوبه خود اندازه و چگالی خوشه را کنترل می کند.
یافته های این تیم تحقیقاتی همچنین نشان داد که چگونه خوشه لیزر می تواند با گرم کردن ذرات مختلف در فضا منتقل شده و سازگاری سیستم را نشان دهد. ذرات ژانوس همچنین می توانند با یکدیگر همکاری کرده و خوشه هایی ایجاد کنند که خواصی فراتر از افزودن ساده دو خوشه مانند تغییر شکل آنها و افزایش قدرت لیزرشان دارند.
دکتر جورجیو ولپ (Giorgio Volpe) یکی دیگر از محققان این مطالعات از دانشکده شیمی دانشگاه لندن می گوید: امروزه، لیزرها به عنوان یک ابزار عادی در پزشکی، مخابرات و همچنین در تولید صنعتی استفاده می شوند. تجسم لیزرهایی با ویژگی های حیاتی، توسعه مواد و دستگاه های نسل بعدی قوی تر، مستقل و بادوام را برای کاربردهای حسگر، محاسبات غیر متعارف، منابع نوری جدید و نمایشگرها امکان پذیر می سازد.
شرح کامل این پژوهش و یافته های حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Nature Physics منتشر شده است.