ARC Dönüştürücü Meta-Optik Sistemler Merkezi’ndeki (TMOS) fizikçiler, terahertz deneyleri için önemli bir bileşene ihtiyaç duyduklarında sinir bozucu bir sorunla karşılaştılar; tel ızgara polarizörleri olarak bilinen küçük optik cihazlara ihtiyaçları vardı, ancak bunların her biri binlerce dolara mal oluyordu.
Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden TMOS’tan Profesör Ilya Shadrivov, “Terahertz frekans aralığında deneyler yapıyorduk ve bazı bileşenlerin, özellikle de polarizörlerin son derece pahalı olduğunu düşündük” diyor. ‘de yayınlanan yeni bir çalışmanın ortak yazarıdır. Optik ve Lazer Teknolojisi.
“Bu yüzden bunların nasıl yapıldığına baktık ve onları daha ucuz ve daha hızlı hale getirmenin mutlaka bir yolu olduğunu düşündük.”
Polarizörler, X ışınlarının neden olduğu hücresel hasar olmadan, giysi ve ambalaj gibi opak malzemelerin içini veya içini görmeye yardımcı olan teknolojiyi destekleyen terahertz ışığını kontrol etmek için gereklidir.
Polarizörlerin 6G’nin ötesinde gelecekteki iletişimleri desteklemesi beklenirken, bunlar halihazırda spektroskopi, görüntüleme ve malzeme araştırmalarında yaygın olarak kullanılıyor.
Araştırmacılar, bu polarizörlere binlerce dolar harcamak yerine, kendilerinin bir tane yapıp yapamayacaklarını sordular.
Ekip, sıradan bir alüminyum mutfak folyosu levhası ve hassas şekilde kontrol edilen atımlara sahip bir nanosaniyelik lazer kullanarak, temiz odalar, özel üretim tesisleri ve hatta geleneksel cihazların gerektirdiği onlarca yıllık tel sarma teknikleri olmadan, doğrudan folyodan 15 saniye kadar kısa bir sürede hassas bir metal ızgarayı kesebileceğini buldu.
Tankta doğdu
Teknoloji fikri, geçen yıl araştırmacıların ticari potansiyele sahip fikirleri sunmaya davet edildiği TMOS dahili ‘Köpekbalığı Tankı’ yarışması sırasında tasarlandı.
Shadrivov, “Gerçekten bir ürüne dönüşebilecek ne yapabileceğimizi düşünmeye başladık” diyor.
Cihaz tasarımı doktora öğrencisi Oleg Kameshkov tarafından yönetildi ve imalat, her ikisi de Avustralya Ulusal Üniversitesi TMOS’ta çalışan Dr. Vladlen Shvedov tarafından yapıldı.
Kameshkov, “Bu, en basit malzemeyle yaptığımız ilk denemeydi ve bunu daha sonra tungsten de dahil olmak üzere daha endüstri sınıfı malzemelerle takip ettik” diyor.
“Mutfakınızın alüminyum folyosunu aldık ve polarizörümüzü bundan yaptık. Neredeyse hiçbir maliyeti yok.”
Eski bir yöntemin değiştirilmesi
Ekip, lazer parametrelerinin tam olarak nasıl kontrol edileceğini keşfettiğinde teknoloji gün ışığına çıktı. Süreç hassastır: Çok fazla enerji nedeniyle mikroskobik teller bükülür. Çok az olduğunda folyo kesilmez.
Aylarca süren deneylerden sonra ekip, mikroskobik metal ızgaraları yok etmeden kesmesine olanak tanıyan uygun bir nokta buldu.
Sonuç, karmaşık, çok adımlı üretim süreçleri yerine saniyeler içinde üretilebilen, altında destekleyici cam veya plastik alt tabaka bulunmayan, bağımsız bir polarizördür.
Araştırmacılar ayrıca bir ila iki dakika içinde çeşitli metallerden büyük cihazlar oluşturmak için teknikler geliştirdiler.
Geleneksel üretim genellikle ya pahalı temiz odalarda gerçekleştirilen karmaşık litografiye ya da mikroskobik tungsten tellerini birer birer saran hassas makinelere dayanır.
Kameshkov, süreci eski akkor ampullerin üretimine benzetiyor.
“İnsanlar bu ampullerin içine inanılmaz derecede ince tungsten tel sarıyorlar” diyor.
“Bu, bugün hala üretilen polarizörlerin sayısına çok benziyor.”
Her iki yaklaşım da (litografi ve sarma) maliyetlidir ve ölçeklendirilmesi zordur.
Ekmek gibi
Tel ızgara polarizörleri ortalama bir insana tanıdık gelmese de terahertz dalgalarıyla çalışan her bilim insanı için temel yapı taşlarıdır.
Kameshkov bunları ekmeğe benzetiyor.
“Aç kalmak istemiyorsanız yediğiniz temel gıda ekmektir” diyor.
“Polarizörler bilim insanları için böyledir. Ölçümler ve her şey için çok temel bir unsurdur.”
Yalnızca başlangıç
Ucuz ve işlenmesi kolay olmasına rağmen alüminyum folyo ticari ürünler için yeterince sağlam değildir.
Ekip şimdi üretim maliyeti, dayanıklılık ve performans arasında hassas bir nokta bulmayı hedefleyerek tungsten ve bakır gibi daha güçlü malzemelerle denemeler yapıyor.
Kameshkov, “İmalat sorunlarını çözdük” diyor.
“Şimdi mekanik stabilite ile polarizörün optik özellikleri arasındaki dengeyi bulmaya çalışıyoruz.”
Shadrivov, ekibin hedeflerinin günümüz cihazlarının daha ucuz bir versiyonunu üretmenin ötesine geçtiğini söylüyor.
“Genellikle, daha iyi performans gösteren bir şey istiyorsanız, onun daha pahalı olmasını beklersiniz” diyor.
“Ama burada sadece daha ucuz değil, aynı zamanda ticari olarak mevcut olanlardan daha iyi performans gösteren bir şey yapmayı umuyoruz.”
Gaby Clark
İngilizce Yüksek Lisans, 2021’den beri yüksek öğrenim ve sağlık içeriğinde deneyime sahip metin editörü. Güvenilir bilim haberlerine adanmıştır.
Tam profil →
Robert Egan
Matematiksel biyoloji alanında lisans, yaratıcı yazarlıkta yüksek lisans. Bilim ve dil üzerine eşsiz bakış açılarıyla çok seyahat ettim.
Tam profil →
