微粒聚集在Janus粒子周围。虚线描绘了激光区域，粉红色/黄色线显示了几个微粒的轨迹。

图片来源：伦敦帝国理工学院

        通过模仿生命系统的特征，自组织激光有望带来用于传感、计算、光源和显示器的新材料。据近日《自然·物理》杂志发表的一项研究，英国伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院的研究人员展示了第一个自发自组织激光设备，它可以在条件变化时重新配置。这项创新将有助于开发能更好地模仿生物特性的智能光子材料，如响应性、适应性、自我修复和集体行为。

        虽然许多人造材料具有先进的性能，但要将生物材料的多功能性结合起来以适应各种情况，还有很长的路要走。例如，人体的骨骼和肌肉会不断重组其结构和组成，以更好地维持不断变化的体重和运动水平。

        该研究论文合著者、帝国理工学院物理系的里卡多·萨皮恩扎教授表示，新激光器大部分是由晶体材料设计的，具有精确和静态的特性，它能够融合结构和功能、自我重组并像生物材料一样进行协作，这在模拟生物材料典型结构和功能之间不断演变的关系方面迈出了第一步。

        激光是放大光以产生一种特殊形式的光的装置。该团队实验中的自组织激光是由分散在液体中的微粒组成的，这种液体具有放大光的能力。一旦足够多的微粒聚集在一起，它们就可以利用外部能量产生激光。

        研究人员用外部激光来加热一个Janus粒子（一侧涂有吸光材料的粒子），微粒聚集在该粒子周围。这些微粒簇产生的激光可以通过改变外部激光的强度来开启和关闭，这反过来又控制了激光簇的大小和密度。

        该团队还展示了如何通过加热不同的Janus粒子，在空中转移激光集群，展示了该系统的适应性。Janus粒子还可以协作，例如改变它们的形状和提高它们的激光功率。

        论文合著者、伦敦大学学院化学系的乔治奥·沃尔普博士说：“如今，激光在医学、电信以及工业生产中的应用已经非常普遍。这种‘栩栩如生’的激光器有助于开发用于传感应用、非常规计算、新型光源和显示器的坚固、自主和耐用的下一代材料和设备。”

        接下来，该团队将研究如何改善激光器的自主行为，使其更加鲜活灵动。这项技术的第一个应用可能是用于智能显示器的下一代电子墨水。