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Wissenschaftler haben eine überraschende Entdeckung gemacht, mit der Laser Strahlströme in einer Flüssigkeit erzeugen können. Der als "Laser-Streaming" bezeichnete Prozess ist ein beobachtbares Phänomen von Lasern und Flüssigkeiten. Ingenieure der Universität von Houston haben entdeckt, dass hochfokussierte Laser ihren Impuls übertragen könnenund einen Flüssigkeitsstrom erzeugen.
Normalerweise tritt Licht durch Wasser, ohne die Flüssigkeit zu beeinflussen. Dieser neue Prozess zwingt den Laser jedoch dazu, mit einem anderen Medium zu interagieren, wodurch er die Flüssigkeit „drücken“ und einen Strom erzeugen kann.
Der leitende Forscher Jiming Bao schrieb in der veröffentlichten Studie: "Die Umwandlung eines Laserstrahls in einen Massenstrom war sowohl wissenschaftlich als auch technologisch eine Herausforderung. Hier berichten wir über die Entdeckung eines neuen optofluidischen Prinzips und demonstrieren die Erzeugung eines stationären ZustandsWasserfluss durch einen gepulsten Laserstrahl durch ein Glasfenster. "
Bao und seine Kollegen verwendeten Goldnanopartikel, um den Laser beim Schieben der Flüssigkeit zu unterstützen. Um die neue Fähigkeit des Lasers zu demonstrieren, strahlten sie ein gepulstes grünes Licht in einen Behälter mit einer Glaswand aus Flüssigkeiten. Bald ist eine Bewegung des Wassers innerhalb des Behälters zu sehenEin Flüssigkeitsstrom strömt in die gleiche Richtung wie der Laser. "Die Strömungen erscheinen als flüssige Analoga von Laserstrahlen und bewegen sich in die gleichen Richtungen der gebrochenen Strahlen, als würden sie direkt von Photonen von Laserstrahlen angetrieben. Wir nennen diesPhänomen Laser-Streaming “, schrieben die Wissenschaftler.
Der Prozess funktioniert, weil die Nanopartikel das grüne Licht absorbieren können, wenn es nahe an der Frequenz der Elektronen schwingt. Die Partikel erwärmen sich und kühlen sich dann mit jedem Impuls des Lasers ab. Jede Temperaturänderung erzeugt eine Schallwelle, die inwiederum schob die Flüssigkeit nach vorne. Dieses Phänomen, das als "akustisches Streaming" bezeichnet wird, ist jedoch seit einiger Zeit bekannt. Es garantiert jedoch kein Flüssigkeits-Streaming. Daher drängten die Wissenschaftler auf eine klarere Antwort. Sie entdeckten, dass sich die Nanopartikel erwärmen und abkühlenIn der Nähe der Behälterwand verbanden sie sich mit dem Glas. Im Laufe der Zeit verkrusteten sich die Goldnanopartikel tatsächlich um den Punkt des Lichteintritts an der Behälterwand. Diese Kruste erzeugte eine Art Nanokavität, die wiederum tatsächlich alseine Art Lautsprecher für das Licht, der es ermöglicht, es auf einen Punkt zu fokussieren, an dem immer der Strom erzeugt wird.
Die aufregende Entdeckung hat eine Reihe wichtiger Anwendungen. Ein Bereich, der am meisten davon profitieren wird, ist die Lab-on-a-Chip-Technologie. In diesem aufstrebenden Bereich gibt es Biosensor-Chips mit kleinen Chips, die mehrere Funktionen enthalten, für die normalerweise ein Labor erforderlich wäreanalysieren und interpretieren. Das neue Gerät kann in einer tragbaren Technologie getragen werden und Schweiß oder Blut analysieren, um mehrere Biomarker zu erkennen, die mit verschiedenen Krankheiten verbunden sind. Die Fähigkeit, Flüssigkeiten im mikroskopischen Maßstab zu bewegen, ist für die Herstellung solcher Geräte von entscheidender Bedeutung.Die Technologie könnte auch in der Nanofabrikation und im Laserantrieb eingesetzt werden. Bao und seine Co-Autoren erklären in ihrer Arbeit: "Laser-Streaming findet Anwendung in optisch gesteuerten oder aktivierten Geräten wie Mikrofluidik, Laserantrieb, Laserchirurgie und -reinigung, Massentransport oderMischen, um nur einige zu nennen. "
Via : Arxiv, MIT Technology Review