自己修復型スマートフォトニック材料の作成を支援するために生まれた世界初の自己組織化レーザー

一般に、多くの人工材料は独自の高度な特性を備えていますが、生物材料の特殊な状況に合わせて、生物材料の多様性と機能性を組み合わせる必要があります。 たとえば、人体では、変化する体重と活動レベルをより適切に維持するために、骨と筋肉はその構造と構成を常に再編成しています。
最近、インペリアル・カレッジ・ロンドンとユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの研究者らは、このアイデアからインスピレーションを得て、条件が変化したときに自己組織化を自発的に実現し、自己を再構成できる世界初のレーザー装置を実証した。
研究チームは、この革新がスマートフォトニック材料、つまり応答性、適応性、自己修復性、集団行動などの生物物質の特性をよりよく模倣する材料の開発に貢献すると指摘している。
現在、当社のテクノロジーのほとんどを支えているレーザーは、通常、結晶材料から設計されており、本質的に正確で静的です。 一方、上記の研究チームは、構造と機能を混合し、それ自体を再構成して生体材料のように連携できるレーザーを作成するという素晴らしいアイデアを持っていました。
研究の共著者の一人であるインペリアル・カレッジ物理学科のリッカルド・サピエンツァ教授は、「我々のレーザーシステムは再構成し、連携して適合させることができ、これは生物材料の構造と機能の間の進化するつながりを模倣するための基礎となるだろう」と述べた。 」
一般に、レーザーは、光を増幅することによって特定の形式の光を生成できるデバイスとして定義できます。 研究チームの実験で使用された自己組織化レーザーは、高利得（光を増幅する能力）を持って液体中に分散された粒子で構成されていました。 これらの粒子が十分に集まると、外部エネルギーで励起されてレーザーを生成できます。
彼らの実験では、外部レーザーを使用して、粒子がその周りに集まっている「ヤヌス」粒子（片面が光吸収材料でコーティングされた粒子）を加熱しました。 これらの粒子クラスターは、外部レーザーの強度を変えることでオン/オフできるレーザーを生成し、これにより粒子クラスターのサイズと密度が制御されます。
さらに、チームは、さまざまなヤヌス粒子を加熱することでレーザークラスターがどのように宇宙を輸送できるかを実証し、システムの適応性を実証しました。 「ヤヌス」粒子は互いに連携して、形状の変化やレーザー出力の強化など、単に 2 つの粒子を追加するよりも多くの特性を持つ粒子のクラスターを作成することもできます。
今日、レーザーはすでに医療、電気通信、工業生産で広く使用されています」と共著者であるユニバーシティ・カレッジ・ロンドン化学科のジョルジオ・ヴォルペ博士は述べています。 - センシングアプリケーション、型破りなコンピューティング、新しい光源とディスプレイのための世代材料とデバイス。」
次に研究チームは、レーザーの自律的な動作を改善してレーザーをより機敏で本物に近づける方法を研究する予定です。 この技術は、スマートディスプレイ用の次世代電子インクに初めて適用される可能性があると考えられている。