雖然許多人造材料具有先進的特性，但它們想要結合能適應其情況的活體材料的多功能性和功能則還有很長的路要走。例如在人體中，骨骼和肌肉不斷重組其結構和組成以更好地維持不斷變化的體重和活動水平。
現在，科學家們已經展示了第一個自發的自組織激光設備，它可以在條件改變時重新配置。
這項創新將有助於開發能更好地模仿生物物質特性如反應性、適應性、自我修復和集體行為的智能光子材料。來自倫敦帝國學院和倫敦大學學院(UCL)的研究人員於7月14日在《Nature Physics》上報告了這一發現。
這項研究的論文共同第一作者、來自帝國理工學院物理系的Riccardo Sapienza教授表示：“為我們大多數技術提供動力的激光器是由晶體材料設計的，其具有精確和靜態的特性。我們問自己，我們是否能夠創造一種激光器使其具有融合結構和功能的能力，並能像生物材料那樣重新配置自己和合作。我們的激光系統可以重新配置和合作從而使我們朝着模擬生物材料典型的結構和功能之間不斷發展的關係邁出了第一步。”
激光器是將光放大以產生一種特殊形式的光的裝置。在該團隊的實驗中，自組裝激光器由分散在液體中的具有高“增益”–放大光的能力–的微粒子組成。在足夠多的這些微粒子聚集在一起后，它們可以利用外部能量來“發光”–產生激光。
一個外部激光器被用來加熱一個“Janus”粒子（一個一側塗有吸光材料的粒子），微粒子聚集在其周圍。通過改變外部激光的強度，這些微粒子集群產生的發光可以被打開和關閉，而這反過來又可以控制集群的大小和密度。
研究小組還演示了如何通過加熱不同的Janus粒子在空間轉移發光團並揭示了該系統的適應性。此外，Janus粒子還可以進行協作並創造出具有超越兩個集群簡單相加的特性的集群，如改變它們的形狀和提高它們的發光功率。
研究論文共同第一作者、倫敦大學化學系的Giorgio Volpe博士指出：“如今，激光被理所當然地用於醫學、電信以及工業生產中。體現出具有生命力的激光器將能夠開發出堅固、自主和耐用的下一代材料和設備，以用於傳感應用、非常規計算、新型光源和顯示。”
接下來，研究小組計劃研究如何改進激光器的自主行為進而使其更加貼近生活。該技術的第一個應用可能是用於智能顯示器的下一代電子油墨。