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新型激光器可以像生命系統(tǒng)一樣自我組織、適應和協(xié)同工作

2022-07-26 11:41:08來源：cnBeta.COM 閱讀量：139 評論

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導讀：激光器是將光放大以產(chǎn)生一種特殊形式的光的裝置。在該團隊的實驗中，自組裝激光器由分散在液體中的具有高“增益”--放大光的能力--的微粒子組成。

　　雖然許多人造材料具有先進的特性，但它們想要結合能適應其情況的活體材料的多功能性和功能則還有很長的路要走。例如在人體中，骨骼和肌肉不斷重組其結構和組成以更好地維持不斷變化的體重和活動水平。
 
　　現(xiàn)在，科學家們已經(jīng)展示了第一個自發(fā)的自組織激光設備，它可以在條件改變時重新配置。
 
　　這項創(chuàng)新將有助于開發(fā)能更好地模仿生物物質特性如反應性、適應性、自我修復和集體行為的智能光子材料。來自倫敦帝國學院和倫敦大學學院(UCL)的研究人員于7月14日在《Nature Physics》上報告了這一發(fā)現(xiàn)。
 
　　這項研究的論文共同第一作者、來自帝國理工學院物理系的Riccardo Sapienza教授表示：“為我們大多數(shù)技術提供動力的激光器是由晶體材料設計的，其具有精確和靜態(tài)的特性。我們問自己，我們是否能夠創(chuàng)造一種激光器使其具有融合結構和功能的能力，并能像生物材料那樣重新配置自己和合作。我們的激光系統(tǒng)可以重新配置和合作從而使我們朝著模擬生物材料典型的結構和功能之間不斷發(fā)展的關系邁出了第一步。”
 
　　激光器是將光放大以產(chǎn)生一種特殊形式的光的裝置。在該團隊的實驗中，自組裝激光器由分散在液體中的具有高“增益”--放大光的能力--的微粒子組成。在足夠多的這些微粒子聚集在一起后，它們可以利用外部能量來“發(fā)光”--產(chǎn)生激光。
 
　　一個外部激光器被用來加熱一個“Janus”粒子(一個一側涂有吸光材料的粒子)，微粒子聚集在其周圍。通過改變外部激光的強度，這些微粒子集群產(chǎn)生的發(fā)光可以被打開和關閉，而這反過來又可以控制集群的大小和密度。
 
　　研究小組還演示了如何通過加熱不同的Janus粒子在空間轉移發(fā)光團并揭示了該系統(tǒng)的適應性。此外，Janus粒子還可以進行協(xié)作并創(chuàng)造出具有超越兩個集群簡單相加的特性的集群，如改變它們的形狀和提高它們的發(fā)光功率。
 
　　研究論文共同第一作者、倫敦大學化學系的Giorgio Volpe博士指出：“如今，激光被理所當然地用于醫(yī)學、電信以及工業(yè)生產(chǎn)中。體現(xiàn)出具有生命力的激光器將能夠開發(fā)出堅固、自主和耐用的下一代材料和設備，以用于傳感應用、非常規(guī)計算、新型光源和顯示。”
 
　　接下來，研究小組計劃研究如何改進激光器的自主行為進而使其更加貼近生活。該技術的第一個應用可能是用于智能顯示器的下一代電子油墨。
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