ثورة في الأشعة تحت الحمراء: تقدم RWTH Aachen تكنولوجيا رائدة!

ثورة في الأشعة تحت الحمراء: تقدم RWTH Aachen تكنولوجيا رائدة!

في 13 مايو 2025، أعلن فريق بحث RWTH Aachen بقيادة البروفيسور توماس توبنر عن طريقة رائدة لإنتاج مكونات الأشعة تحت الحمراء البصرية. يلقي هذا التطوير، الذي تم إنشاؤه بالتعاون مع معاهد فراونهوفر لتكنولوجيا الإنتاج (IPT) وتكنولوجيا الليزر (ILT)، ضوءًا جديدًا على مدى توفر بصريات الأشعة تحت الحمراء ووظيفتها.

يظل ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي للعين البشرية، ولكنه يلعب دورًا حاسمًا في العديد من المجالات مثل معالجة المواد وتقنية LIDAR وكاميرات التصوير الحراري. تقليديًا، تعد البصريات المطلوبة لهذا الغرض باهظة الثمن ويصعب الحصول عليها لأنه يجب تصنيعها في سلسلة صغيرة. ومع هذه التكنولوجيا الجديدة، يمكن أن يتغير هذا بسرعة.

مواد وتقنيات مبتكرة

تعتمد الطريقة المبتكرة على استخدام الأسطح الفوقية مع مادة تغير الطور تيلورايد أنتيمونيد الإنديوم (In3SbTe2). تتمتع هذه المادة بالقدرة على التبديل بين الطور غير المتبلور العازل والطور البلوري المعدني من خلال إشعاع الليزر المستهدف. تسمح هذه الخصائص ببرمجة الهوائيات النانوية المعدنية بحجم ميكرون بصريًا لإنشاء مكونات بصرية مخصصة لتطبيقات محددة.

تعتمد التطورات على أطروحة أندرياس هيسلر، والتي تمت كتابتها أيضًا تحت إشراف البروفيسور توبنر وماتياس ووتيغ في RWTH Aachen. طور هيسلر مفاهيم للبرمجة البصرية المحلية لأسطح المواد ذات الطور المتغير بالأشعة تحت الحمراء. تتكون هذه الأسطح الفوقية من هوائيات مرتبة بشكل دوري، والمعروفة أيضًا باسم الذرات الفوقية، وهي واعدة لتصنيع بصريات مدمجة ومتعددة الوظائف.

الوظائف والتطبيقات

الابتكار المركزي لهذه التكنولوجيا هو قابلية البرمجة. وهذا يتيح مجموعة واسعة من التلاعب بسعة الضوء ومرحلة كل ذرة وصفية فردية. لقد أثبتت الأبحاث بالفعل بشكل تجريبي أنه يمكن تغيير رنين الهوائي، مما يفتح إمكانيات جديدة للاتصالات والتصوير الحراري والتشخيص الطبي.

تشتمل التطبيقات المحتملة لهذه التقنية على عناصر بصرية فعالة للغاية وصغيرة الحجم ونشطة، بما في ذلك العدسات القابلة للتعديل والصور المجسمة الديناميكية ومعدلات الضوء المكانية. ولا تمثل نتائج هذا البحث علامة فارقة في مجال البصريات فحسب، بل يمكنها أيضًا وضع الأساس لأسواق جديدة في مجال المكونات البصرية بالأشعة تحت الحمراء.

إن البحث والتطوير للمواد الخارقة، وخاصة تلك المكونة من مواد متغيرة الطور، يتماشى مع الاتجاهات الحالية. تفتح الوظائف القابلة للتخصيص والتحويل على مستوى metaatom درجات جديدة من الحرية في تصميم المكونات الضوئية النشطة. هذه التطورات ليست نظرية بطبيعتها فحسب، بل مدعومة بطرق عددية لدراسة المواد الهجينة المتغيرة الطور لتطوير وسائط جديدة للنطاق الطيفي البصري والأشعة تحت الحمراء.

يوضح التعاون بين RWTH Aachen ومعاهد فراونهوفر دور مجموعة الضوئيات كمكان للابتكار. ولا يمكن لهذه الأساليب أن تعزز الوضع الاقتصادي للمؤسسات المعنية فحسب، بل يمكنها أيضًا تعزيز التطور التكنولوجي في ألمانيا.