В России создали оптические волокна с необычными свойствами

Полина Пестерева, инженер научной лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ. Фото: Владимир Петров - https://urfu.ru/
Загрузка исходного сырья в прибор, в котором затем вырастет кристалл. Фото: Владимир Петров - https://urfu.ru/
Руководитель коллектива, главный научный сотрудник лаборатории Лия Жукова. Фото: Елизавета Пермякова - https://urfu.ru/
Александр Львов и Дмитрий Салимгареев (слева направо) обсуждают показатели по волокнам. Фото: Владимир Петров - https://urfu.ru/
Исследовательский коллектив лаборатории, который разработал оптическое волокно. Фото: Елизавета Пермякова - https://urfu.ru/
Монокристалл. Фото: Владимир Петров - https://urfu.ru/
Младший научный сотрудник лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ Александр Львов. Фото: Владимир Петров - https://urfu.ru/
Анастасия Южакова, младший научный сотрудник научной лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ. Фото: Илья Сафаров - https://urfu.ru/
Дмитрий Салимгареев возле инфракрасного световода. Фото: Владимир Петров - https://urfu.ru/
Фото: urfu.ru
Они принесут пользу в космосе, лазерной хирургии, системах безопасности [фоторепортаж] Сотрудники научной лаборатории волоконных технологий и  фотоники Уральского федерального университета разработали и  изготовили инфракрасные оптические волокна с  уникальными свойствами. Волокна нетоксичны  и, как показали исследования, сохраняют свои выдающиеся свойства при обработке ионизирующим бета-излучением дозами до  1  МГр. Статью с  описанием проведенных исследований, свойств и  областей применения полученных волокон коллектив ученых опубликовал в  научном журнале Оptical materials.

«Это открывает перспективу применения световодов из  полученных волокон в  условиях интенсивного ионизирующего излучения. То  есть не  только в  традиционной области оптоэлектроники, но  и  в  лазерной хирургии, эндоскопической и  диагностической медицине, при определении составов опасных отходов атомной промышленности, в  космосе»,  — перечисляет главный научный сотрудник лаборатории, профессор кафедры физической и  коллоидной химии УрФУ Лия Жукова.

Поскольку волокна способны принимать и  передавать излучение космических объектов, их  можно встраивать в  инфракрасные космические телескопы, заменяя массивные зеркала и  линзы. Срок службы волокон будет дольше, чем жизненный цикл самих телескопов, утверждают разработчики.

Волокна высокопродуктивны и  в  неопасной для человека терагерцовой области излучения (между областью среднего и  дальнего инфракрасного излучения, с  одной стороны, и  микроволнового  — с  другой). Это значит, что световоды из  волокон пригодны для создания оборудования, которое сможет стать безопасной заменой магнитно-резонансной томографии и  рентгенографии  — в  медицине или в  процессе предпосадочного сканирования пассажиров и  их  багажа. При этом не  придется прибегать к  громоздким и  дорогостоящим металлодетекторам, а  пассажиры даже не  почувствуют, что проходят досмотр.

Волокна созданы на  основе кристаллов системы AgBr–AgI. На  первом этапе разработок, используя экологически чистый, безотходный и  энергосберегающий метод, разработанный Лией Жуковой, химики УрФУ синтезировали шихту практически стопроцентной чистоты и  впервые в  мире вырастили из  нее монокристаллы бромида и  йодида серебра.

«Выращенные кристаллы отличаются чрезвычайно высокой прозрачностью, пластичностью, а  также фотостабильностью и  негигроскопичностью  — способностью сохранять свои свойства под воздействием света, не  взаимодействуя с  влагой»,  — поясняет младший научный сотрудник лаборатории волоконных технологий и  фотоники УрФУ Анастасия Южакова.

С  помощью компьютерного моделирования коллеги определили оптимальные условия изготовления из  монокристаллов однородных инфракрасных оптических волокон с  уникальными характеристиками.

Эксперимент подтвердил достоверность результатов компьютерного моделирования. Волокна были успешно получены с  использованием уникальных авторских технологий и  оборудования из  цилиндрических заготовок, обладающих, благодаря предварительной химической обработке, улучшенными оптическими и  механическими свойствами. Заготовки подвергали экструзии  — продавливанию сквозь формирующее отверстие. Присутствие в  кристаллической решетке бромида серебра анионов йода определило дополнительную фото- и  радиационную стойкость волокон, расширило диапазон пропускания ими инфракрасного излучения.

«На  основе монокристаллов системы AgBr–AgI  мы создали оптические волокна с  самым широким на  сегодня инфракрасным диапазоном пропускания  — от  3  до  25  мкм. При этом прозрачность волокон достигает 70–75  %, что соответствует теоретически возможным значениям для кристаллов системы AgBr–AgI. В  то  же время оптические потери волокон достигают предельно низких значений»,  — описывает Анастасия Южакова.

В  дальнейшем соавторы статьи намерены подробно изучить и  осветить природу высокой радиационной стойкости в  кристаллах системы AgBr–AgI и  волокнах на  их  основе.

Отметим, разработка волокон и  создание новых функциональных материалов  — одно из  научно-исследовательских направлений в  УрФУ, поддержанных в  рамках госпрограммы «Приоритет-2030» по  направлению «Функциональные неорганические, гибридные материалы и  технологии детекторной техники и  фотоники».

Исследование проводится под кураторством Лии Жуковой и  ведущего специалиста лаборатории, профессора кафедры физической и  коллоидной химии Александра Корсакова. Работа поддержана грантом РНФ (проект №  21-73-10108, руководитель  — научный сотрудник лаборатории Дмитрий Салимгареев).

Уральский федеральный университет — один из ведущих вузов России, который в 2020 году отметил 100-летие. УрФУ расположен в Екатеринбурге. Университет выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы», который призван решить задачи национального проекта «Наука».

Новости соседних регионов по теме:

Ученые из Уральского федерального университета в Екатеринбурге создали оптические волокна с уникальными свойствами.
12:40 06.08.2022 Вести-Москва - Подмосковье
 
По теме
1630488943398 - Газета Кировградские вести Идёт подготовка к новому учебному году На прошлой неделе на территории муниципалитета завершилась проверка готовности образовательных учреждений к 2022-2023 учебному году.
Газета Кировградские вести
Неужели возвращается? - Газета Сельская новь Автор: Анна Андреева Осенью нас ждет взрывной рост заболеваемости коронавирусом со всеми вытекающими карантинами и ограничениями… «Данные по иммунной прослойке населения меня, как санитарного врача,
Газета Сельская новь
«Хороводы России» пройдут в Качканаре - Газета Новый Качканар 15 августа, в 18.00, в Качканаре после двухлетнего перерыва из-за пандемии коронавируса в рамках года народной культуры и искусства пройдет традиционный фестиваль «Хороводы России – Качканар».
Газета Новый Качканар
Полевчане, коронавирус возвращается - Polevskoy24.Ru Полевчане, коронавирус возвращается. 5985 человек с подтверждённым диагнозом «коронавирус» в Полевском с начала пандемии, по данным на 9 августа.
Polevskoy24.Ru