首個可重配置自組織激光器問世

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、計算、光源和顯示器的新材料。據(jù)近日《自然·物理》雜志發(fā)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(fā)自組織激光設(shè)備，它可以在條件變化時重新配置。這項創(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(jié)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(jié)構(gòu)和組成，以更好地維持不斷變化的體重和運動水平。

該研究論文合著者、帝國理工學院物理系的里卡多·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。該團隊實驗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。

該團隊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、倫敦大學學院化學系的喬治奧·沃爾普博士說：“如今，激光在醫(yī)學、電信以及工業(yè)生產(chǎn)中的應用已經(jīng)非常普遍。這種‘栩栩如生’的激光器有助于開發(fā)用于傳感應用、非常規(guī)計算、新型光源和顯示器的堅固、自主和耐用的下一代材料和設(shè)備。”

接下來，該團隊將研究如何改善激光器的自主行為，使其更加鮮活靈動。這項技術(shù)的第一個應用可能是用于智能顯示器的下一代電子墨水。