أصغر ب 1,000 مرة من حبة الرمل - يمكن لأحدث تقنيات الألياف الضوئية زيادة سرعات الإنترنت

ابتكر الباحثون السويديون الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال تطوير البصريات الدقيقة الزجاجية للسيليكا على الألياف البصرية ، والإنترنت الأسرع ، وأجهزة الاستشعار المحسنة ، وأنظمة التصوير المتقدمة ، مع تجنب الأضرار عالية درجة الحرارة لطلاء الألياف. الائتمان: ديفيد كالاهان

الباحثون السويديون لديهم أطباء صغيرة من سيليكا زجاجية ثلاثية الأبعاد على الألياف البصرية ، وتعزيز سرعة الإنترنت والاتصال. هذه التقنية ، أكثر مرونة ودقة ، يمكن أن تحدث ثورة في الاستشعار عن بعد ، والمستحضرات الصيدلانية ، والضوئية.

في المرتبة الأولى للاتصالات ، نجح العلماء السويديون في طباعة ثلاثية الأبعاد المطبوعة من الزجاج الدقيق للسيليكا مباشرة على أطراف الألياف البصرية ، مناطق صغيرة مثل المقطع العرضي للشعر البشري. يمكن أن يؤدي هذا الاختراق إلى سرعات إنترنت أسرع وتعزيز التوصيل ، إلى جانب تطوير أجهزة استشعار أصغر وأنظمة تصوير أكثر إحكاما.

التقارير في مجلة ACS Nano ، يقول الباحثون في معهد KTH Royal للتكنولوجيا في ستوكهولم ، إن دمج الأجهزة البصرية للسيليكا المصنوعة من الألياف البصرية يتيح ابتكارات متعددة ، بما في ذلك أجهزة الاستشعار عن بعد أكثر حساسية للبيئة والرعاية الصحية.

يمكن أن تكون تقنيات الطباعة التي يبلغون عنها أيضًا قيمة في إنتاج الأدوية والمواد الكيميائية.

يوضح Lee-Lun LAI الإعداد لطباعة الهياكل المجهرية الزجاجية السيليكا على الألياف البصرية. الائتمان: يوضح Lee-Lun LAI الإعداد لطباعة الهياكل المجهرية الزجاجية السيليكا على الألياف البصرية.

التقدم في تقنيات الطباعة

يقول البروفيسور Kristinn Gylfason ، إن الطريقة تتغلب على القيود الطويلة في هيكلة أطراف الألياف البصرية باستخدام زجاج السيليكا ، والتي يقول غالبًا ما تتطلب علاجات عالية الحرارة والتي تعرض سلامة طلاء الألياف الحساسة لدرجة الحرارة. على عكس الطرق الأخرى ، تبدأ العملية بمواد أساسية لا تحتوي على الكربون. هذا يعني أن درجات الحرارة المرتفعة ليست ضرورية لطرد الكربون من أجل جعل بنية الزجاج شفافة.

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة ، Lee-Lun LAI ، إن الباحثين قاموا بطباعة مستشعر زجاجي للسيليكا أثبت أنه أكثر مرونة من مستشعر قياسي يعتمد على البلاستيك بعد قياسات متعددة.

صورة مجهرية لهيكل مظاهرة زجاجية مطبوعة على طرف من الألياف البصرية. الائتمان: ديفيد كالاهان

"لقد أظهرنا مستشعر مؤشر الانكسار الزجاجي المدمج في طرف الألياف الذي سمح لنا بقياس تركيز المذيبات العضوية. هذا القياس يمثل تحديًا لأجهزة الاستشعار القائمة على البوليمر بسبب تآكل المذيبات ".

يقول بو هان هوانغ ، المؤلف المشارك للدراسة ، "هذه الهياكل صغيرة جدًا ، يمكنك أن تتناسب مع 1000 منها على سطح حبة من الرمال ، وهو ما يتعلق بحجم أجهزة الاستشعار المستخدمة اليوم".

أظهر الباحثون أيضًا تقنية لطباعة النانوغرامات ، وأنماط صعبة للغاية محفورة على الأسطح على مقياس نانومتر. وتستخدم هذه لمعالجة الضوء بطرق دقيقة ولها تطبيقات محتملة في التواصل الكمومي.

يقول Gylfason إن القدرة على طباعة الهياكل الزجاجية التعسفية ثلاثية الأبعاد تفتح مباشرة حدود جديدة في الضوئية. يقول: "من خلال سد الفجوة بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والضوئية ، فإن الآثار المترتبة على هذا البحث بعيدة المدى ، مع تطبيقات محتملة في أجهزة ميكروفلويديك ، ومقاييس تسريع الميكرات ، ومقاييس الكم المتكاملة للألياف" ، كما يقول.

المرجع: "الطباعة ثلاثية الأبعاد للبصريات الدقيقة الزجاجية مع ميزات الطول الموجي على أطراف الألياف البصرية" من تأليف Lee-Lun Lai ، و Po-Han Huang ، و Göran Stemme ، و Frank Niklaus و Kristinn B. Gylfason ، 29 March 2024 ، ACS Nano.
doi: 10.1021/acsnano.3c11030

تم تمويل الدراسة من قبل مشاريع الأبحاث السويد تايوان 2019 والمؤسسة السويدية للبحوث الاستراتيجية.