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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(yīng)和協(xié)同工作

2022-07-26 11:41:08來(lái)源：cnBeta.COM 閱讀量：166 評(píng)論

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　　雖然許多人造材料具有先進(jìn)的特性，但它們想要結(jié)合能適應(yīng)其情況的活體材料的多功能性和功能則還有很長(zhǎng)的路要走。例如在人體中，骨骼和肌肉不斷重組其結(jié)構(gòu)和組成以更好地維持不斷變化的體重和活動(dòng)水平。
 
　　現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)展示了第一個(gè)自發(fā)的自組織激光設(shè)備，它可以在條件改變時(shí)重新配置。
 
　　這項(xiàng)創(chuàng)新將有助于開(kāi)發(fā)能更好地模仿生物物質(zhì)特性如反應(yīng)性、適應(yīng)性、自我修復(fù)和集體行為的智能光子材料。來(lái)自倫敦帝國(guó)學(xué)院和倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)的研究人員于7月14日在《Nature Physics》上報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。
 
　　這項(xiàng)研究的論文共同第一作者、來(lái)自帝國(guó)理工學(xué)院物理系的Riccardo Sapienza教授表示：“為我們大多數(shù)技術(shù)提供動(dòng)力的激光器是由晶體材料設(shè)計(jì)的，其具有精確和靜態(tài)的特性。我們問(wèn)自己，我們是否能夠創(chuàng)造一種激光器使其具有融合結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和功能之間不斷發(fā)展的關(guān)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(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)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(lái)“發(fā)光”--產(chǎn)生激光。
 
　　一個(gè)外部激光器被用來(lái)加熱一個(gè)“Janus”粒子(一個(gè)一側(cè)涂有吸光材料的粒子)，微粒子聚集在其周圍。通過(guò)改變外部激光的強(qiáng)度，這些微粒子集群產(chǎn)生的發(fā)光可以被打開(kāi)和關(guān)閉，而這反過(guò)來(lái)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(guò)加熱不同的Janus粒子在空間轉(zhuǎn)移發(fā)光團(tuán)并揭示了該系統(tǒng)的適應(yīng)性。此外，Janus粒子還可以進(jìn)行協(xié)作并創(chuàng)造出具有超越兩個(gè)集群簡(jiǎn)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(xué)化學(xué)系的Giorgio Volpe博士指出：“如今，激光被理所當(dāng)然地用于醫(yī)學(xué)、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(kāi)發(fā)出堅(jiān)固、自主和耐用的下一代材料和設(shè)備，以用于傳感應(yīng)用、非常規(guī)計(jì)算、新型光源和顯示。”
 
　　接下來(lái)，研究小組計(jì)劃研究如何改進(jìn)激光器的自主行為進(jìn)而使其更加貼近生活。該技術(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油墨。
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