首个可重新配置自组织的激光器问世

2022-07-19 14:00

来自伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院的研究人员展示了第一个自发的自组织激光设备，当条件发生变化时，它可以重新配置。《自然物理学》杂志报道了这项创新研究，该研究有助于开发能够更好地模仿生物物质特性的智能光子材料，如反应性、适应性、自我修复和集体行为。

该研究论文的共同第一作者、帝国理工学院物理系的Riccardo Sapienza教授说：“为我们大多数技术提供动力的激光器，是由晶体材料设计的，具有精确和静态的特性。我们问自己，我们是否能够创造一种激光器，使其具有融合结构和功能的能力，能够像生物材料那样重新配置自己和合作。我们的激光系统可以重新配置和合作，从而使我们朝着模仿生物材料典型的结构和功能之间不断发展的关系迈出了第一步。”

激光器是将光放大以产生一种特殊形式的光的装置。该团队实验中的自组装激光器由分散在具有高“增益”的液体中的微粒组成，这种液体具备放大光的能力。一旦足够多的这些微粒聚集在一起，它们就可以利用外部能量来产生激光。

研究人员使用外部激光加热“Janus”粒子（一侧涂有光吸收材料的粒子），微粒聚集在其周围。这些微粒簇产生的激光可以通过改变外部激光的强度来打开和关闭，这反过来又控制了激光簇的大小和密度。

下一代材料

该团队还展示了如何通过加热不同的Janus粒子在太空中转移发光团，展示了该系统的适应性。Janus粒子还可以进行协作，创造出具有超出两个集群简单相加的特性的集群，如改变其形状和提高其发光功率。

来自伦敦大学化学系的共同第一作者Giorgio Volpe博士说：“如今，激光被广泛用于医学、电信和工业生产中，具有仿生特性的激光器将有助于开发出坚固、自主和耐用的下一代材料和设备，用于传感应用、非常规计算、新型光源和显示。”

下一步，该团队将研究如何改进激光器的自主行为，使其更加栩栩如生。该技术的第一个应用可能是用于下一代智能显示器的电子墨水。