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
Жуткие тайны из пасти людоедов
Ученые выяснили, чем на самом деле питались львы-каннибалы из Цаво....
Английский альпинист нашёлся спустя век. Правда, есть нюанс
На Эвересте обнаружили ногу британского исследователя....
Спустя 500 лет останки Колумба наконец-то обнаружены!
Ученым понадобилось более 20 лет, чтобы доказать их подлинность....
В Царской долине найден один из старейших скифских курганов
Как оказалось, здесь приносили человеческие жертвы 2000 лет подряд....
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственные области в мантии Земли оказались не тем, чем их считали ученые
Новое исследование показало, что все может быть намного проще....
Невероятный прорыв в науке: два человека смогли осознанно пообщаться во сне
Похоже, в нашей жизни скоро начнется новая эра....
Дотанцевался: у мужчины после многих лет брейк-данса появилась «дыра в черепе»
Врачи в шоке, а сами танцоры говорят, что это дело житейское....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
Археологи восстановили приёмы боя на копьях в бронзовом веке
Экспериментальная археология проливает свет на технику обращения с оружием....
Находка окаменелостей может переписать историю не только Калифорнии, но даже США
Киты, мегалодоны, саблезубые лососи — и все это в одном месте!...
В Америке действует секретная программа по поиску и сокрытию информации об НЛО
Конгресс США в гневе, ведь Пентагон водил чиновников за нос много лет....
Контрольный выстрел в динозавров
Выяснилось, что астероид-убийца был не один....
Артроплевра: травоядный монстр длиной 2,7 м с головой хищника
Учёные воссоздали голову древнего членистоногого....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....