首個可重配置自組織鐳射器問世

通過模倣生命系統的特徵，自組織鐳射有望帶來用於傳感、計算、光源和螢幕的新材料。據近日《自然·物理》雜誌發表的一項研究，英國倫敦帝國理工學院和倫敦大學學院的研究人員展示了第一個自發自組織鐳射設備，它可以在條件變化時重新配置。這項創新將有助於開發能更好地模倣生物特性的智慧光子材料，如響應性、適應性、自我修復和集體行為。

雖然許多人造材料具有先進的性能，但要將生物材料的多功能性結合起來以適應各種情況，還有很長的路要走。例如，人體的骨骼和肌肉會不斷重組其結構和組成，以更好地維持不斷變化的體重和運動水準。

該研究論文合著者、帝國理工學院物理系的裏卡多·薩皮恩扎教授表示，新鐳射器大部分是由晶體材料設計的，具有精確和靜態的特性，它能夠融合結構和功能、自我重組並像生物材料一樣進行協作，這在模擬生物材料典型結構和功能之間不斷演變的關係方面邁出了第一步。

鐳射是放大光以産生一種特殊形式的光的裝置。該團隊實驗中的自組織鐳射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産生鐳射。

研究人員用外部鐳射來加熱一個Janus粒子（一側涂有吸光材料的粒子），微粒聚集在該粒子周圍。這些微粒簇産生的鐳射可以通過改變外部鐳射的強度來開啟和關閉，這反過來又控制了鐳射簇的大小和密度。

該團隊還展示了如何通過加熱不同的Janus粒子，在空轉机移鐳射集群，展示了該系統的適應性。Janus粒子還可以協作，例如改變它們的形狀和提高它們的鐳射功率。

論文合著者、倫敦大學學院化學系的喬治奧·沃爾普博士説：“如今，鐳射在醫學、電信以及工業生産中的應用已經非常普遍。這種‘栩栩如生’的鐳射器有助於開發用於傳感應用、非常規計算、新型光源和螢幕的堅固、自主和耐用的下一代材料和設備。”

接下來，該團隊將研究如何改善鐳射器的自主行為，使其更加鮮活靈動。這項技術的第一個應用可能是用於智慧螢幕的下一代電子墨水。