На кончиках оптоволокон напечатали стеклянные структуры в тысячу раз меньше песчинки
Исследователи из Швеции создали на 3D-принтере микрооптику из кварцевого стекла. Достижение состоит в том, что впервые такие объекты напечатали на площади меньше толщины человеческого волоса.
Специалисты из Королевского технологического института в Стокгольме (KTH) утверждают, что сочетание оптических устройств из силикатного (то есть обычного) стекла с оптоволокном позволяет внедрять множество инноваций. Например, более чувствительные датчики для контроля окружающей среды и здравоохранения. Созданная технология печати также была бы полезна при производстве лекарств и химикатов.
Профессор KTH Кристинн Гильфасон отмечает, что новый метод преодолевает давние трудности с приданием нужной формы концам оптических волокон из стекла. При обработке по старинке часто применяли высокотемпературные методы, которые нарушали целостность чувствительных к перегреву материалов.
Ведущий автор исследования Ли-Лунь Лай заметил, что исследователи напечатали сенсор из стекла, который после многократного использования оказался более долговечным, чем обычный датчик на основе пластика.
Лай рассказал, что они с коллегами создали и испытали датчик преломления, посаженный на конечный срез оптоволокна. Крошечное изделие позволило им измерить концентрацию органических растворителей. Такие замеры — сложная задача для сенсоров на полимерной основе, которые могут пострадать от агрессивной для них среды.
Соавтор исследования По-Хан Хуанг объяснил, что напечатанные учёными структуры настолько малы, что уместились бы в количестве 1000 штук на поверхности кварцевой песчинки. Кстати, из таких песчинок, по сути, и делают соответствующее стеклянное сырьё.

Исследователи также продемонстрировали технику печати наноструктур в виде чрезвычайно малых изображений, похожих на гравировки. Такие узоры используются для точного управления светом и представляют интерес для технологий квантовой связи.
Гильфасон утверждает, что возможность 3D-печати произвольных стеклянных конструкций непосредственно на концах оптоволокон открывает новые рубежи в фотонике. К слову, это аналог электроники, где вместо электронов используют кванты электромагнитного поля, то есть фотоны. Благодаря преодолению разрыва между 3D-печатью и фотоникой результаты исследования могут иметь серьезные перспективы. В качестве примера возможного применения ученый приводит микрофлюидные устройства, MEMS-акселерометры и квантовые излучатели (источники электромагнитного излучения), интегрированные в оптоволокно.
Поясним, что в микрофлюидных чипах по узким каналам движутся капельки жидкости. Такие устройства уже применяют, например, в медицине, фармацевтике, химической промышленности и других областях.
MEMS (МЭМС) означает «микроэлектромеханические системы», то есть устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. Миниатюрные акселерометры, измеряющие ускорение, необходимы, скажем, для разворота картинки на экране смартфона или активации фитнес-браслета при повороте запястья. И это лишь малая толика электроники, где могут быть востребованы MEMS-приборы.
Специалисты из Королевского технологического института в Стокгольме (KTH) утверждают, что сочетание оптических устройств из силикатного (то есть обычного) стекла с оптоволокном позволяет внедрять множество инноваций. Например, более чувствительные датчики для контроля окружающей среды и здравоохранения. Созданная технология печати также была бы полезна при производстве лекарств и химикатов.
Профессор KTH Кристинн Гильфасон отмечает, что новый метод преодолевает давние трудности с приданием нужной формы концам оптических волокон из стекла. При обработке по старинке часто применяли высокотемпературные методы, которые нарушали целостность чувствительных к перегреву материалов.
Ведущий автор исследования Ли-Лунь Лай заметил, что исследователи напечатали сенсор из стекла, который после многократного использования оказался более долговечным, чем обычный датчик на основе пластика.
Лай рассказал, что они с коллегами создали и испытали датчик преломления, посаженный на конечный срез оптоволокна. Крошечное изделие позволило им измерить концентрацию органических растворителей. Такие замеры — сложная задача для сенсоров на полимерной основе, которые могут пострадать от агрессивной для них среды.
Соавтор исследования По-Хан Хуанг объяснил, что напечатанные учёными структуры настолько малы, что уместились бы в количестве 1000 штук на поверхности кварцевой песчинки. Кстати, из таких песчинок, по сути, и делают соответствующее стеклянное сырьё.

Исследователи также продемонстрировали технику печати наноструктур в виде чрезвычайно малых изображений, похожих на гравировки. Такие узоры используются для точного управления светом и представляют интерес для технологий квантовой связи.
Гильфасон утверждает, что возможность 3D-печати произвольных стеклянных конструкций непосредственно на концах оптоволокон открывает новые рубежи в фотонике. К слову, это аналог электроники, где вместо электронов используют кванты электромагнитного поля, то есть фотоны. Благодаря преодолению разрыва между 3D-печатью и фотоникой результаты исследования могут иметь серьезные перспективы. В качестве примера возможного применения ученый приводит микрофлюидные устройства, MEMS-акселерометры и квантовые излучатели (источники электромагнитного излучения), интегрированные в оптоволокно.
Поясним, что в микрофлюидных чипах по узким каналам движутся капельки жидкости. Такие устройства уже применяют, например, в медицине, фармацевтике, химической промышленности и других областях.
MEMS (МЭМС) означает «микроэлектромеханические системы», то есть устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. Миниатюрные акселерометры, измеряющие ускорение, необходимы, скажем, для разворота картинки на экране смартфона или активации фитнес-браслета при повороте запястья. И это лишь малая толика электроники, где могут быть востребованы MEMS-приборы.
- Дмитрий Ладыгин
- pubs.acs.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Земля... это космическая марионетка: оказалось, что Солнце и Луна могут трясти планету сутками
Сейсмологи рассказали, что наблюдения за космическими приливами, поможет предсказывать мегаземлетрясения, цунами и даже извержения вулканов...