Επανάσταση στις υπέρυθρες: Η RWTH Aachen παρουσιάζει πρωτοποριακή τεχνολογία!

Επανάσταση στις υπέρυθρες: Η RWTH Aachen παρουσιάζει πρωτοποριακή τεχνολογία!

Στις 13 Μαΐου 2025, μια ερευνητική ομάδα του RWTH Aachen με επικεφαλής τον καθηγητή Thomas Taubner ανακοίνωσε μια πρωτοποριακή μέθοδο για την παραγωγή οπτικών εξαρτημάτων υπερύθρων. Αυτή η εξέλιξη, η οποία δημιουργήθηκε σε συνεργασία με τα Fraunhofer Institutes for Production Technology (IPT) και Laser Technology (ILT), ρίχνει νέο φως στη διαθεσιμότητα και τη λειτουργικότητα των υπέρυθρων οπτικών.

Το υπέρυθρο φως παραμένει αόρατο στο ανθρώπινο μάτι, αλλά παίζει καθοριστικό ρόλο σε πολλούς τομείς όπως η επεξεργασία υλικών, η τεχνολογία LIDAR και οι κάμερες θερμικής απεικόνισης. Παραδοσιακά, τα οπτικά που απαιτούνται για αυτό είναι ακριβά και δύσκολα αποκτώνται επειδή πρέπει να κατασκευάζονται σε μικρές σειρές. Με αυτή τη νέα τεχνολογία, αυτό θα μπορούσε να αλλάξει γρήγορα.

Καινοτόμα υλικά και τεχνικές

Η καινοτόμος μέθοδος βασίζεται στη χρήση μετα-επιφανειών σε συνδυασμό με το υλικό αλλαγής φάσης αντιμονιούχο τελλουρίδιο του ινδίου (In3SbTe2). Αυτό το υλικό έχει την ικανότητα να εναλλάσσεται μεταξύ μιας διηλεκτρικής άμορφης και μιας μεταλλικής κρυσταλλικής φάσης μέσω στοχευμένης ακτινοβολίας λέιζερ. Αυτές οι ιδιότητες επιτρέπουν σε μεταλλικές νανοκεραίες μεγέθους micron να προγραμματίζονται οπτικά για τη δημιουργία προσαρμοσμένων οπτικών εξαρτημάτων για συγκεκριμένες εφαρμογές.

Οι εξελίξεις βασίζονται στη διατριβή του Andreas Heßler, η οποία γράφτηκε επίσης υπό την επίβλεψη του καθηγητή Taubner και του Matthias Wuttig στο RWTH Aachen. Ο Heßler ανέπτυξε ιδέες για τον τοπικό οπτικό προγραμματισμό των μεταεπιφανειών υλικών αλλαγής φάσης υπερύθρου. Αυτές οι μετα-επιφάνειες αποτελούνται από περιοδικά διατεταγμένες κεραίες, γνωστές και ως μετα-άτομα, και είναι πολλά υποσχόμενες για την κατασκευή συμπαγών και πολυλειτουργικών οπτικών.

Λειτουργίες και εφαρμογές

Μια κεντρική καινοτομία αυτής της τεχνολογίας είναι ο προγραμματισμός. Αυτό επιτρέπει μια μεγάλη ποικιλία χειρισμών του πλάτους του φωτός και της φάσης κάθε μεμονωμένου μετα-ατόμου. Η έρευνα έχει ήδη δείξει πειραματικά ότι οι συντονισμοί της κεραίας μπορούν να μετατοπιστούν, ανοίγοντας νέες δυνατότητες για τηλεπικοινωνίες, θερμική απεικόνιση και ιατρικά διαγνωστικά.

Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας περιλαμβάνουν εξαιρετικά αποδοτικά, εξαιρετικά συμπαγή και ενεργά οπτικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων ρυθμιζόμενων φακών, δυναμικών ολογραμμάτων και διαμορφωτών φωτός χώρου. Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας δεν αποτελούν μόνο ορόσημο στην οπτική, αλλά θα μπορούσαν επίσης να θέσουν τα θεμέλια για νέες αγορές στον τομέα των υπέρυθρων οπτικών εξαρτημάτων.

Η έρευνα και η ανάπτυξη μεταϋλικών, ειδικά εκείνων που αποτελούνται από υλικά αλλαγής φάσης, συμβαδίζουν με τις τρέχουσες τάσεις. Οι προσαρμόσιμες και εναλλάξιμες λειτουργίες σε επίπεδο μετα-ατόμου ανοίγουν νέους βαθμούς ελευθερίας στη σχεδίαση ενεργών φωτονικών συσκευών. Αυτές οι εξελίξεις δεν είναι μόνο θεωρητικής φύσης, αλλά υποστηρίζονται από αριθμητικές μεθόδους για τη μελέτη μεταϋλικών υβριδικής αλλαγής φάσης για την ανάπτυξη νέων μέσων για την οπτική και υπέρυθρη φασματική περιοχή.

Η συνεργασία μεταξύ του RWTH του Άαχεν και των Ινστιτούτων Fraunhofer απεικονίζει τον ρόλο του Φωτονικού Συστήματος ως τόπου καινοτομίας. Αυτές οι προσεγγίσεις θα μπορούσαν όχι μόνο να ενισχύσουν την οικονομική κατάσταση των εμπλεκόμενων ιδρυμάτων, αλλά και να προωθήσουν την τεχνολογική ανάπτυξη στη Γερμανία.