Группа исследователей из Имперского колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона продемонстрировали первое спонтанно самоорганизующееся лазерное устройство, которое может менять свою конфигурацию при изменении условий.
Инновация, о которой сообщается в Nature Physics, поможет разработать интеллектуальные фотонные материалы, способные лучше имитировать свойства биологической материи, такие как отзывчивость, адаптация, самовосстановление и коллективное поведение.
Лазеры, лежащие в основе большинства современных технологий, разработаны из кристаллических материалов, чтобы иметь точные и статические свойства. Ученые задались вопросом, возможно ли создать лазер способный перестраиваться в зависимости от условий окружающей среды, как это делают биологические материалы. Разработанная ими лазерная система может реконфигурироваться, что позволяет сделать первый шаг к эмуляции постоянно развивающейся взаимосвязи между структурой и функциональностью, типичной для живых материалов.
«Самособирающиеся» лазеры в эксперименте команды состояли из микрочастиц, диспергированных в жидкости с высоким «усилением» — способностью усиливать свет. Как только достаточное количество этих микрочастиц собирается вместе, они могут использовать внешнюю энергию для создания «лазера» — производства лазерного света.
С помощью внешнего лазера нагревалась частица «Янус» (частица, покрытая светопоглощающим материалом, с одной стороны), вокруг которой собирались микрочастицы. Генерацию, создаваемую этими кластерами микрочастиц, можно было включать и выключать, изменяя интенсивность внешнего лазера, который, в свою очередь, контролировал размер и плотность кластера. Команда исследователей также показала, как лазерный кластер можно перемещать в космос, нагревая различные частицы Януса, продемонстрировав приспособляемость системы. Частицы Януса также могут сотрудничать друг с другом, создавая кластеры, обладающие свойствами, выходящим за рамки простого добавления двух кластеров, такими как изменение их формы и повышение мощности их лазерного излучения.
В настоящее время лазеры, как само собой разумеющееся, используются в медицине, телекоммуникациях, а также в промышленном производстве. Создание лазеров с перечисленными свойствами позволит разработать надежные, автономные и долговечные материалы и устройства следующего поколения для сенсорных приложений, нетрадиционных вычислений, новых источников света и дисплеев. В планах у ученых изучение вопроса улучшения автономного поведения лазеров. Первым применением технологии могут быть электронные чернила следующего поколения для интеллектуальных дисплеев.