सूक्ष्म उपकरणे आणि अधिक कार्यक्षम लेझर

सूक्ष्म उपकरणे आणि अधिक कार्यक्षमलेझर
रेन्सलेर पॉलिटेक्निक इन्स्टिट्यूटच्या संशोधकांनी तयार केले आहेलेझर उपकरणती रुंदी केवळ मानवी केसाएवढी आहे, ज्यामुळे भौतिकशास्त्रज्ञांना पदार्थ आणि प्रकाशाच्या मूलभूत गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यास मदत होईल. प्रतिष्ठित वैज्ञानिक नियतकालिकांमध्ये प्रकाशित झालेले त्यांचे हे संशोधन, वैद्यकशास्त्रापासून ते उत्पादनापर्यंतच्या विविध क्षेत्रांमध्ये वापरण्यासाठी अधिक कार्यक्षम लेझर विकसित करण्यासही मदत करू शकते.

लेझरहे उपकरण फोटोनिक टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर नावाच्या एका विशेष पदार्थापासून बनवलेले आहे. फोटोनिक टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर हे फोटॉन्सना (प्रकाश बनवणारे तरंग आणि कण) पदार्थाच्या आतील विशेष इंटरफेसमधून मार्गदर्शन करण्यास सक्षम असतात, तसेच या कणांना पदार्थातच विखुरण्यापासून रोखतात. या गुणधर्मामुळे, टोपोलॉजिकल इन्सुलेटर अनेक फोटॉन्सना एकत्रितपणे काम करण्यास सक्षम करतात. या उपकरणांचा उपयोग टोपोलॉजिकल “क्वांटम सिम्युलेटर” म्हणूनही केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे संशोधकांना मिनी-लॅबमध्ये क्वांटम घटनांचा – म्हणजेच अत्यंत सूक्ष्म स्तरावर पदार्थावर नियंत्रण ठेवणाऱ्या भौतिक नियमांचा – अभ्यास करता येतो.
"दफोटोनिक टोपोलॉजिकलआम्ही बनवलेले इन्सुलेटर अद्वितीय आहे. ते सामान्य तापमानावर काम करते. ही एक मोठी उपलब्धी आहे. पूर्वी, असे अभ्यास केवळ निर्वात पोकळीत पदार्थ थंड करण्यासाठी मोठ्या, महागड्या उपकरणांचा वापर करूनच केले जाऊ शकत होते. अनेक संशोधन प्रयोगशाळांमध्ये अशा प्रकारची उपकरणे नसतात, त्यामुळे आमचे उपकरण अधिक लोकांना प्रयोगशाळेत अशा प्रकारचे मूलभूत भौतिकशास्त्राचे संशोधन करण्यास सक्षम करते,” असे रेन्सेलर पॉलिटेक्निक इन्स्टिट्यूट (RPI) येथील मटेरियल सायन्स अँड इंजिनिअरिंग विभागातील सहायक प्राध्यापक आणि या अभ्यासाचे वरिष्ठ लेखक म्हणाले. या अभ्यासात नमुन्याचा आकार तुलनेने लहान होता, परंतु निकालांवरून असे दिसून येते की या नवीन औषधाने या दुर्मिळ अनुवांशिक विकारावर उपचार करण्यासाठी लक्षणीय परिणामकारकता दर्शविली आहे. आम्ही भविष्यातील क्लिनिकल चाचण्यांमध्ये या निकालांची अधिक पडताळणी करण्यास आणि संभाव्यतः या आजाराने ग्रस्त रुग्णांसाठी नवीन उपचार पर्याय उपलब्ध करून देण्यास उत्सुक आहोत.”
“लेझरच्या विकासातही हे एक मोठे पाऊल आहे, कारण आमच्या सामान्य तापमानातील उपकरणाची मर्यादा (ते कार्यरत ठेवण्यासाठी लागणारी ऊर्जा) पूर्वीच्या क्रायोजेनिक उपकरणांपेक्षा सात पटीने कमी आहे,” असे संशोधकांनी पुढे सांगितले. रेन्सलेर पॉलिटेक्निक इन्स्टिट्यूटच्या संशोधकांनी त्यांचे नवीन उपकरण तयार करण्यासाठी, सेमीकंडक्टर उद्योगात मायक्रोचिप्स बनवण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या त्याच तंत्राचा वापर केला. या तंत्रात, विशिष्ट गुणधर्म असलेल्या आदर्श रचना तयार करण्यासाठी, अणूपासून रेणू पातळीपर्यंत, विविध प्रकारच्या पदार्थांचे थर एकावर एक रचले जातात.
बनवण्यासाठीलेझर उपकरणसंशोधकांनी सेलेनाइड हॅलाइडच्या (सिझियम, शिसे आणि क्लोरीनपासून बनलेला एक स्फटिक) अत्यंत पातळ पट्ट्या तयार केल्या आणि त्यावर नक्षीदार पॉलिमर कोरले. त्यांनी या स्फटिक पट्ट्या आणि पॉलिमर विविध ऑक्साईड पदार्थांच्या मध्ये ठेवले, ज्यामुळे सुमारे २ मायक्रॉन जाड आणि १०० मायक्रॉन लांब व रुंद अशी एक वस्तू तयार झाली (मानवी केसांची सरासरी रुंदी १०० मायक्रॉन असते).
जेव्हा संशोधकांनी लेझर उपकरणावर लेझर टाकला, तेव्हा मटेरियल डिझाइन इंटरफेसवर एक तेजस्वी त्रिकोणी नमुना दिसला. हा नमुना उपकरणाच्या डिझाइननुसार ठरतो आणि तो लेझरच्या टोपोलॉजिकल वैशिष्ट्यांचा परिणाम आहे. “सर्वसामान्य तापमानात क्वांटम घटनांचा अभ्यास करता येणे ही एक रोमांचक शक्यता आहे. प्राध्यापक बाओ यांचे नाविन्यपूर्ण कार्य दाखवते की मटेरियल इंजिनिअरिंग आपल्याला विज्ञानातील काही मोठ्या प्रश्नांची उत्तरे देण्यास मदत करू शकते,” असे रेन्सलेर पॉलिटेक्निक इन्स्टिट्यूटचे अभियांत्रिकी डीन म्हणाले.