Londoni Imperial College'i ja Londoni University College'i uurimisrühm on hiljuti välja töötanud maailma esimese iseorganiseeruva laseri, mis suudab muutuvates tingimustes dünaamiliselt ümber konfigureerida. See murranguline arendus, mis avaldati ajakirjas Nature Physics , mitte ainult ei edenda nutikate footonmaterjalide valdkonda, muutes need reaktsioonivõime, kohanemisvõime, isetervenemise ja kollektiivse käitumise poolest bioloogilistele materjalidele sarnasemaks, vaid avab ka uusi teid laserkatte tehnoloogia innovatsiooniks.

Uuringu kaasautor, professor Riccardo Sapienza Londoni Imperial College'ist selgitas: „Enamikku tänapäeva tehnoloogiaid toetavad laserid põhinevad suures osas kristallmaterjalidel, mis on täpsed, kuid staatilised. Meie eesmärk oli uurida, kas saaksime välja töötada lasersüsteemi, mis integreerib struktuuri ja funktsiooni ning on võimeline iseorganiseeruma ja käituma koostöös nagu bioloogilised süsteemid. Selle iseorganiseeruva laserkatte süsteemi tulek tähistab olulist sammu dünaamiliste bioloogiliste materjalide jäljendamisel.“

Iseorganiseeruv laser ja selle olulisus laserkatte puhul

Laserid on seadmed, mis genereerivad optilise võimenduse abil spetsiaalseid valguse vorme. Meeskonna eksperimendis koosneb iseorganiseeruv laser osakestest, mis on hajutatud suure võimendusega vedelikus, millel on märkimisväärne valguse võimendamise võime. Kui osakesed agregeeruvad teatud suuruseks, saavad nad välise energia abil laservalgust kiirata. Teadlased demonstreerisid, kuidas nad saavad laseri kiirgust kontrollida, kuumutades „Janus” osakesi laseriga, millel on valgust neelav kate, mis põhjustab osakeste iseorganiseerumise klastriteks. Välise laseri intensiivsuse reguleerimise abil suutsid nad kontrollida klastrite suurust ja tihedust, hallates tõhusalt laseri kiirgust.

Iseorganiseeruv laser ja selle mõju laserkatte tehnoloogiale

Tähelepanuväärselt demonstreeris uurimisrühm, kuidas erinevaid Januse osakesi kuumutades on võimalik valgust kiirgavaid klastreid ruumis liigutada, mis rõhutab süsteemi suurt kohanemisvõimet. Lisaks võivad Januse osakesed koos töötada, moodustades uudseid klastristruktuure, mis lähevad lihtsast superpositsioonist kaugemale, näiteks muudavad kuju ja suurendavad valgust kiirgavat võimsust. See mehhanism sarnaneb laserkattega , mis juhib lasereid täpselt funktsionaalsete kattekihtide kandmiseks materjali pindadele. Iseorganiseeruv lasersüsteem loob aluse intelligentsematele ja kohanemisvõimelisematele laserkatmise protsessidele.

Dr Giorgio Volpe, teine ​​kaasautor Londoni Ülikooli Kolledži keemiaosakonnast, rõhutas: „Lasertehnoloogiat kasutatakse laialdaselt meditsiini-, kommunikatsiooni- ja tööstustootmise sektorites, näiteks laserkattekihis komponentide kulumis- ja korrosioonikindluse parandamiseks. Biomimeetiliste omadustega laserid soodustavad järgmise põlvkonna materjalide väljatöötamist, mis on vastupidavamad, autonoomsemad ja vastupidavamad ning sobivad ideaalselt sensorite, ebatraditsioonilise andmetöötluse, uute valgusallikate ja kuvarite rakenduste jaoks. Eriti kombineerituna iseorganiseeruvate võimalustega lubab laserkattekihi tehnoloogia tõhusamaid ja väikese energiatarbega intelligentseid pinnatöötlusi.“

Laserkatte tulevik: iseorganiseeruvatest laseritest täiustatud pinnatöötlusteni

Uurimisrühma järgmine samm keskendub laseri autonoomse käitumise täiustamisele ja selle „biokeemiliste” omaduste parandamisele. Selle tehnoloogia varased rakendused võivad olla suunatud järgmise põlvkonna nutikate elektrooniliste tindiekraanide väljatöötamisele. Iseorganiseeruvate laserite integreerimine laserkatetesse võib samuti edendada paindliku tootmise ja rekonfigureeritavate seadmete arengut. Kuna iseorganiseeruvad laserid ja laserkatete tehnoloogiad jätkavad lähenemist, on nende tulevane mõju tunda mitte ainult kuvaritehnoloogias, vaid ka lennunduses, autotööstuses ja muudes tööstusharudes, mis vajavad ülitäpset laserkatet . Sellel rekonfigureeritaval laserkatete süsteemil on tohutu potentsiaal materjalitöötlust revolutsiooniliselt muuta.