首个可重构组装的“类生命”自组织激光器诞生

2023-06-08 15:33

近日，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自组织激光装置，它可以在条件改变时进行重新配置。通过模仿生命系统的特征，这种自组织激光器可以为传感、计算、光源和显示带来新的材料。

据《自然物理学》（Nature Physics）报道，这一创新将有助于开发智能光子材料，使其能够更好地模仿生物物质的特性，如响应性、适应性、自我修复和集体行为。

混合结构和功能

来自帝国理工学院物理系的联合主要作者Riccardo Sapienza教授表示：“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。我们一直在思考，能否创造出一种能够将结构和功能融合在一起的激光，它能够像生物材料一样重新配置和组合协作。”

激光是一种放大光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“增益”是光的放大能力。一旦足够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。

外部激光被用来加热“Janus”粒子（一种表面涂有吸光材料的粒子），而微粒聚集在其周围。这些微粒团簇产生的激光可以通过改变外部激光的强度来“开启”和“关闭”，从而控制团簇的大小和密度。

带来新一代材料

该团队还展示了如何通过加热不同的Janus粒子在空间中传输激光簇，展示了该系统的适应性。Janus粒子也可以合作，创造出比简单地增加两个簇更有特性的簇，比如改变它们的形状和增强它们的激光功率。

来自伦敦大学学院化学系的共同主要作者Giorgio Volpe表示：“如今，激光在医学、电信和工业生产中得以广泛应用。具有逼真特性的激光将有助于开发强大、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、新型光源和显示器。”

接下来，该团队将研究如何改进激光器的自主行为，使其更逼真。该技术的第一个应用可能是用于智能显示器的下一代电子墨水。

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