Светящаяся капсула, которая лопается по команде ✛
Крошечная капсула, похожая на мыльный пузырь, но с оболочкой из светящихся кристаллов, ведёт себя как лазер. Пока её стенка цела, свет бегает по кругу, усиливается и вырывается узким ярким лучом. Стоит стенке лопнуть, и луч превращается в тусклое пятно.
Оболочку капсулы собрали из квантовых точек квантовые точки. Внутри — капля масла. Пока оболочка сплошная, свет, попавший внутрь, отражается от стенок и бежит по кругу, как звук в круглой галерее. Если стенка трескается, свет перестаёт бежать по кругу и рассеивается во все стороны.
Разрушить капсулу можно тремя способами: высушить, нагреть или подсветить инфракрасным лазером. При нагреве температура разрыва зависит от длины молекулы масла: чем длиннее молекула, тем ниже температура. Для масла с 18 атомами углерода оболочка лопается уже при 23 °C — чуть теплее комнаты.
До этой работы было неясно, может ли тонкая оболочка удерживать свет достаточно хорошо для лазерной генерации, если внутри жидкость, а не твёрдое тело. Оказалось, что может: целая капсула выдаёт узкий лазерный луч. А после разрыва лазерное свечение исчезает, сменяясь широкой полосой. Такие переключаемые микролазеры могут пригодиться в биовизуализации, сенсорике и маркировке.
Оболочка коллоидосомы занимает всего 17% объёма эквивалентного сплошного шарика, а квантовых точек требуется на 83% меньше. При этом лазерная генерация сохраняется, потому что свет бегает именно по оболочке.
Идея микроконтейнера, который выпускает содержимое по сигналу, напоминает капсулы с лекарством из фантастики, например, в сериале «Звёздный путь». Здесь вместо лекарства — квантовые точки, а сигналом служит луч инфракрасного лазера.