Rewolucja w podczerwieni: RWTH Aachen prezentuje przełomową technologię!

Rewolucja w podczerwieni: RWTH Aachen prezentuje przełomową technologię!

13 maja 2025 roku zespół badawczy RWTH Aachen pod kierownictwem profesora Thomasa Taubnera ogłosił przełomową metodę wytwarzania optycznych elementów podczerwieni. To opracowanie, które powstało we współpracy z Instytutami Fraunhofera ds. Technologii Produkcji (IPT) i Technologii Laserowej (ILT), rzuca nowe światło na dostępność i funkcjonalność optyki na podczerwień.

Światło podczerwone pozostaje niewidoczne dla ludzkiego oka, ale odgrywa kluczową rolę w wielu obszarach, takich jak obróbka materiałów, technologia LIDAR i kamery termowizyjne. Tradycyjnie wymagana do tego optyka jest droga i trudna do zdobycia, ponieważ trzeba ją produkować w małych seriach. Dzięki nowej technologii może to się szybko zmienić.

Innowacyjne materiały i techniki

Innowacyjna metoda opiera się na zastosowaniu metapowierzchni w połączeniu z materiałem o przemianie fazowej, tellurkiem antymonku indu (In3SbTe2). Materiał ten ma zdolność przełączania pomiędzy fazą amorficzną dielektryka i metaliczną fazą krystaliczną poprzez ukierunkowane promieniowanie laserowe. Właściwości te umożliwiają optyczne programowanie metalowych nanoanten o wielkości mikrona w celu tworzenia dostosowanych komponentów optycznych do określonych zastosowań.

Opracowania opierają się na rozprawie Andreasa Heßlera, która również została napisana pod kierunkiem profesora Taubnera i Matthiasa Wuttiga w RWTH Aachen. Heßler opracował koncepcje lokalnego programowania optycznego metapowierzchni materiałów ze zmianą fazową w podczerwieni. Te metapowierzchnie składają się z rozmieszczonych okresowo anten, zwanych także metaatomami, i są obiecujące w kontekście wytwarzania zwartej i wielofunkcyjnej optyki.

Funkcjonalności i zastosowania

Główną innowacją tej technologii jest programowalność. Umożliwia to szeroką gamę manipulacji amplitudą i fazą światła każdego pojedynczego metaatomu. Badania wykazały już eksperymentalnie, że rezonanse anteny mogą ulegać przesunięciu, otwierając nowe możliwości w telekomunikacji, termowizji i diagnostyce medycznej.

Potencjalne zastosowania tej technologii obejmują wysoce wydajne, ultrakompaktowe i aktywne elementy optyczne, w tym regulowane soczewki, hologramy dynamiczne i przestrzenne modulatory światła. Wyniki tych badań są nie tylko kamieniem milowym w optyce, ale mogą również położyć podwaliny pod nowe rynki w dziedzinie komponentów optycznych na podczerwień.

Badania i rozwój metamateriałów, zwłaszcza składających się z materiałów zmiennofazowych, wpisują się w aktualne trendy. Konfigurowalne i przełączalne funkcjonalności na poziomie metaatomów otwierają nowy stopień swobody w projektowaniu aktywnych komponentów fotonicznych. Postępy te mają nie tylko charakter teoretyczny, ale są wspierane metodami numerycznymi w celu badania hybrydowych metamateriałów ze zmianą fazową w celu opracowania nowych nośników dla zakresu widma optycznego i podczerwonego.

Współpraca RWTH Aachen z Instytutami Fraunhofera ilustruje rolę Klastra Fotonicznego jako miejsca innowacji. Podejścia te mogłyby nie tylko wzmocnić sytuację gospodarczą zaangażowanych instytucji, ale także przyspieszyć rozwój technologiczny w Niemczech.