यूके में भौतिकविदों ने एक स्व-संयोजन फोटोनिक प्रणाली तैयार की है, जो बदलती रोशनी के जवाब में पैदा होने वाले लेजर बीम को सक्रिय रूप से अनुकूलित कर सकती है। के नेतृत्व में टीम रिकार्डो सेपिएंजा इंपीरियल कॉलेज लंदन में और जियोर्जियो वोल्पे यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में, उनके डिजाइन को निलंबित माइक्रोपार्टिकल्स की एक प्रणाली के आसपास आधारित किया गया था, जो मिश्रण के रोशन होने पर घने समूहों का निर्माण करता था।
प्रकृति में कई प्रणालियाँ अपने आस-पास के वातावरण में ऊर्जा का उपयोग व्यक्तिगत तत्वों के समूहों के भीतर समन्वित संरचना और पैटर्न बनाने के लिए कर सकती हैं। ये मछली के स्कूलों से लेकर होते हैं, जो शिकारियों से बचने के लिए गतिशील रूप से अपना आकार बदलते हैं, मांसपेशियों के संकुचन जैसे शारीरिक कार्यों के जवाब में प्रोटीन की तह तक।
अनुसंधान का एक व्यापक क्षेत्र अब इस स्व-संगठन को कृत्रिम सामग्रियों में अनुकरण करने के लिए समर्पित है, जो अपने बदलते परिवेश के जवाब में खुद को अनुकूलित और पुन: कॉन्फ़िगर कर सकता है। इस नवीनतम शोध में, रिपोर्ट किया गया प्रकृति भौतिकी, Sapienza और Volpe की टीम का उद्देश्य एक लेज़र डिवाइस में प्रभाव को पुन: उत्पन्न करना था, जो उसके द्वारा उत्पन्न प्रकाश को बदल देता है क्योंकि उसका वातावरण बदल जाता है।
इसे प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कोलाइड्स नामक सामग्री के एक अद्वितीय वर्ग का शोषण किया, जिसमें कणों को एक तरल में फैलाया जाता है। चूंकि इन कणों को दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के तुलनीय आकारों के साथ आसानी से संश्लेषित किया जा सकता है, इसलिए कोलाइड्स पहले से ही व्यापक रूप से उन्नत फोटोनिक उपकरणों के निर्माण खंड के रूप में उपयोग किए जाते हैं - जिसमें लेजर भी शामिल हैं।
जब उनके कणों को लेजर डाई के घोल में निलंबित कर दिया जाता है, तो ये मिश्रण अपने भीतर फंसे प्रकाश को बिखेर सकते हैं और बढ़ा सकते हैं, एक अन्य उच्च-ऊर्जा लेजर के साथ ऑप्टिकल पंपिंग के माध्यम से लेजर बीम का उत्पादन कर सकते हैं। हालाँकि, अब तक, इन डिज़ाइनों में बड़े पैमाने पर स्थिर कोलाइड शामिल हैं, जिनके कण अपने परिवेश में परिवर्तन के रूप में स्वयं को पुन: कॉन्फ़िगर नहीं कर सकते हैं।
अपने प्रयोग में, Sapienza, Volpe और उनके सहयोगियों ने एक अधिक उन्नत कोलाइड मिश्रण पेश किया, जिसमें टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiOXNUMX)2) कणों को समान रूप से लेज़र डाई के एक इथेनॉल समाधान में निलंबित कर दिया गया था जिसमें जानूस कण भी शामिल थे (जिनके विभिन्न भौतिक गुणों के साथ दो अलग-अलग पक्ष हैं)। जानूस कणों की गोलाकार सतहों का एक आधा हिस्सा खाली छोड़ दिया गया था, जबकि दूसरे को कार्बन की एक पतली परत के साथ लेपित किया गया था, जिससे इसके थर्मल गुणों में बदलाव आया।
इसका मतलब यह था कि जब जेनस कणों को 632.8 एनएम हेने लेजर से प्रकाशित किया गया था, तो उन्होंने अपने आस-पास के तरल में आणविक-पैमाने पर तापमान ढाल उत्पन्न किया। यह TiO . का कारण बना2 कोलाइड में कण गर्म जानूस कण के चारों ओर खुद को क्लस्टर करने के लिए और एक ऑप्टिकल गुहा बनाते हैं। एक बार रोशनी समाप्त हो जाने के बाद, जानूस कण ठंडा हो जाता है और कण अपनी मूल, समान व्यवस्था में वापस फैल जाते हैं।
नया सेमीकंडक्टर लेजर एकल आवृत्ति पर उच्च शक्ति प्रदान करता है
इस अनोखे व्यवहार ने Sapienza और Volpe की टीम को अपने TiO के आकार और घनत्व को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करने की अनुमति दी2समूह ऑप्टिकल पंपिंग के माध्यम से, उन्होंने दिखाया कि पर्याप्त रूप से घने क्लस्टर दृश्य तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में फैले एक तीव्र लेजर का उत्पादन कर सकते हैं। एक बार रोशनी हटा दिए जाने के बाद लेजर डिमिंग और चौड़ीकरण के साथ प्रक्रिया भी पूरी तरह से प्रतिवर्ती थी।
एक लेज़र प्रणाली का प्रदर्शन करने में जो सक्रिय रूप से रोशनी में परिवर्तन का जवाब दे सकती है, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनके परिणाम स्व-संयोजन फोटोनिक सामग्री की एक नई पीढ़ी को प्रेरित कर सकते हैं: अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त जैसे कि संवेदन, प्रकाश-आधारित कंप्यूटिंग और स्मार्ट डिस्प्ले।
