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科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者?張佳欣
通過模仿生命系統(tǒng)的特征，自組織激光有望帶來用于傳感、計(jì)算、光源和顯示器的新材料。據(jù)近日的《自然·物理》雜志，英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員展示了第一個(gè)自發(fā)自組織激光設(shè)備，它可以在條件變化時(shí)重新配置。這項(xiàng)創(chuàng)新將有助于開發(fā)能更好地模仿生物特性的智能光子材料，如響應(yīng)性、適應(yīng)性、自我修復(fù)和集體行為。
微粒聚集在Janus粒子周圍。虛線描繪了激光區(qū)域，粉紅色/黃色線顯示了幾個(gè)微粒的軌跡。圖片來源：倫敦帝國(guó)理工學(xué)院
雖然許多人造材料具有先進(jìn)的性能，但要將生物材料的多功能性結(jié)合起來以適應(yīng)各種情況，還有很長(zhǎng)的路要走。例如，人體的骨骼和肌肉會(huì)不斷重組其結(jié)構(gòu)和組成，以更好地維持不斷變化的體重和運(yùn)動(dòng)水平。
該研究論文合著者、帝國(guó)理工學(xué)院物理系的里卡多·薩皮恩扎教授表示，新激光器大部分是由晶體材料設(shè)計(jì)的，具有精確和靜態(tài)的特性，它能夠融合結(jié)構(gòu)和功能、自我重組并像生物材料一樣進(jìn)行協(xié)作，這在模擬生物材料典型結(jié)構(gòu)和功能之間不斷演變的關(guān)系方面邁出了第一步。
激光是放大光以產(chǎn)生一種特殊形式的光的裝置。該團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)中的自組織激光是由分散在液體中的微粒組成的，這種液體具有放大光的能力。一旦足夠多的微粒聚集在一起，它們就可以利用外部能量產(chǎn)生激光。
研究人員用外部激光來加熱一個(gè)Janus粒子（一側(cè)涂有吸光材料的粒子），微粒聚集在該粒子周圍。這些微粒簇產(chǎn)生的激光可以通過改變外部激光的強(qiáng)度來開啟和關(guān)閉，這反過來又控制了激光簇的大小和密度。
該團(tuán)隊(duì)還展示了如何通過加熱不同的Janus粒子，在空中轉(zhuǎn)移激光集群，展示了該系統(tǒng)的適應(yīng)性。Janus粒子還可以協(xié)作，例如改變它們的形狀和提高它們的激光功率。
論文合著者、倫敦大學(xué)學(xué)院化學(xué)系的喬治奧·沃爾普博士說：“如今，激光在醫(yī)學(xué)、電信以及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。這種‘栩栩如生’的激光器有助于開發(fā)用于傳感應(yīng)用、非常規(guī)計(jì)算、新型光源和顯示器的堅(jiān)固、自主和耐用的下一代材料和設(shè)備?！?/p>
接下來，該團(tuán)隊(duì)將研究如何改善激光器的自主行為，使其更加鮮活靈動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)的第一個(gè)應(yīng)用可能是用于智能顯示器的下一代電子墨水。
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