Revoluce v infračerveném záření: RWTH Aachen představuje převratnou technologii!

Revoluce v infračerveném záření: RWTH Aachen představuje převratnou technologii!

Dne 13. května 2025 oznámil výzkumný tým RWTH Aachen pod vedením profesora Thomase Taubnera průlomovou metodu výroby optických infračervených komponent. Tento vývoj, který vznikl ve spolupráci s Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) a Laser Technology (ILT), vrhá nové světlo na dostupnost a funkčnost infračervené optiky.

Infračervené světlo zůstává pro lidské oko neviditelné, ale hraje klíčovou roli v mnoha oblastech, jako je zpracování materiálů, technologie LIDAR a termovizní kamery. Optika k tomu potřebná je tradičně drahá a obtížně sehnatelná, protože se musí vyrábět v malých sériích. S touto novou technologií by se to mohlo rychle změnit.

Inovativní materiály a techniky

Inovativní metoda je založena na použití metapovrchů v kombinaci s materiálem pro změnu fáze indium antimonid tellurid (In3SbTe2). Tento materiál má schopnost přepínat mezi dielektrickou amorfní a kovovou krystalickou fází prostřednictvím cíleného laserového záření. Tyto vlastnosti umožňují, aby byly kovové nanoantény o velikosti mikronů opticky naprogramovány tak, aby vytvářely optické komponenty na míru pro konkrétní aplikace.

Vývoj je založen na disertační práci Andrease Heßlera, která byla rovněž napsána pod vedením profesora Taubnera a Matthiase Wuttiga na RWTH Aachen. Heßler vyvinul koncepty pro lokální optické programování infračervených metapovrchů materiálů se změnou fáze. Tyto meta-plochy se skládají z periodicky uspořádaných antén, známých také jako meta-atomy, a jsou slibné pro výrobu kompaktní a multifunkční optiky.

Funkce a aplikace

Ústřední inovací této technologie je programovatelnost. To umožňuje širokou škálu manipulace s amplitudou a fází světla každého jednotlivého meta-atomu. Výzkum již experimentálně prokázal, že anténní rezonance lze posunout, čímž se otevírají nové možnosti pro telekomunikace, termovizi a lékařskou diagnostiku.

Potenciální aplikace této technologie zahrnují vysoce účinné, ultrakompaktní a aktivní optické prvky, včetně nastavitelných čoček, dynamických hologramů a modulátorů prostorového světla. Výsledky tohoto výzkumu jsou nejen milníkem v optice, ale mohly by také položit základy pro nové trhy v oblasti infračervených optických komponent.

Výzkum a vývoj metamateriálů, zejména těch složených z materiálů s fázovou změnou, je v souladu se současnými trendy. Přizpůsobitelné a přepínatelné funkce na úrovni metaatomů otevírají nové stupně volnosti v návrhu aktivních fotonických zařízení. Tyto pokroky nejsou pouze teoretické povahy, ale jsou podporovány numerickými metodami pro studium hybridních metamateriálů se změnou fáze za účelem vývoje nových médií pro optický a infračervený spektrální rozsah.

Spolupráce mezi RWTH Aachen a Fraunhofer Institutes ilustruje roli Photonics Cluster jako místa inovací. Tyto přístupy by mohly nejen posílit ekonomickou situaci zúčastněných institucí, ale také posunout technologický rozvoj v Německu.