倫斯勒理工學(xué)院的研究人員在室溫下運(yùn)行的強(qiáng)光-物質(zhì)相互作用系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)出了第一個(gè)拓?fù)淞孔幽M器設(shè)備，徹底改變了量子研究和激光效率，并使高級(jí)研究變得更加容易。

研究中開(kāi)發(fā)的光子拓?fù)浣^緣體的渲染。資料來(lái)源：倫斯勒理工學(xué)院

倫斯勒理工學(xué)院的研究人員制造了一種比人類頭發(fā)還細(xì)的裝置，它將幫助物理學(xué)家研究物質(zhì)和光的基本屬性。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志《自然-納米技術(shù)》 上，也有助于開(kāi)發(fā)更高效的激光器，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和制造等領(lǐng)域。

該器件由一種稱為光子拓?fù)浣^緣體的特殊材料制成。光子拓?fù)浣^緣體可以引導(dǎo)光子（構(gòu)成光的波狀粒子）進(jìn)入材料內(nèi)專門(mén)設(shè)計(jì)的界面，同時(shí)還可以防止這些粒子通過(guò)材料本身散射。

由于這一特性，拓?fù)浣^緣體可以使許多光子像一個(gè)光子一樣表現(xiàn)得一致。這些設(shè)備還可以用作拓?fù)洹傲孔幽M器”，研究人員可以在微型實(shí)驗(yàn)室中研究量子現(xiàn)象——在極小尺度上控制物質(zhì)的物理定律。

“我們創(chuàng)造的光子拓?fù)浣^緣體是獨(dú)一無(wú)二的。它在室溫下工作。這是一個(gè)重大改進(jìn)。此前，這種機(jī)制只能通過(guò)使用大型、昂貴的設(shè)備在真空中過(guò)冷物質(zhì)來(lái)研究。很多研究實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有這個(gè)設(shè)備，所以我們的設(shè)備可以讓更多的人在實(shí)驗(yàn)室里做這種基礎(chǔ)物理研究。 “RPI 材料科學(xué)與工程系助理教授、《自然- 納米技術(shù)》 研究的資深作者Wei Bao 說(shuō)。

Bao 補(bǔ)充道：“這也是朝著開(kāi)發(fā)運(yùn)行所需能量更少的激光器邁出的充滿希望的一步，因?yàn)槲覀兊氖覝卦O(shè)備閾值（使其工作所需的能量）比以前開(kāi)發(fā)的低溫設(shè)備低七倍。”次。 \'

RPI 研究人員使用半導(dǎo)體行業(yè)制造微芯片的相同技術(shù)構(gòu)建了他們的新設(shè)備，其中包括將不同種類的材料逐個(gè)原子、逐個(gè)分子分層，以創(chuàng)建具有特定屬性的理想結(jié)構(gòu)。

為了制造該設(shè)備，研究人員生長(zhǎng)了超薄金屬鹵化物過(guò)氧化物片（一種由銫、鉛和氯制成的晶體），并在其上蝕刻了圖案聚合物。他們將這些晶體板和聚合物夾在各種氧化物材料的薄片之間，形成了約2 微米厚、長(zhǎng)和寬100 微米（人類頭發(fā)的平均寬度為100 微米）的物體。

當(dāng)研究人員用激光照射該設(shè)備時(shí)，材料設(shè)計(jì)的界面上出現(xiàn)了發(fā)光三角形的圖案。該圖案由設(shè)備的設(shè)計(jì)決定，并且是激光器拓?fù)涮匦缘慕Y(jié)果。

能夠在室溫下研究量子現(xiàn)象是一個(gè)令人興奮的前景。鮑教授的創(chuàng)新工作表明材料工程可以幫助我們回答一些重大科學(xué)問(wèn)題。”RPI 工程學(xué)院院長(zhǎng)Shekhar Garde 說(shuō)道。

編譯來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)