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
В Нью-Йорке может рухнуть 300-метровый небоскреб, причем не один
Власти твердят, что все безопасно, но статистика неумолима: более сотни жалоб, полторы сотни нарушений, больше сотни штрафов...
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...