Mil vezes menor que um grão de areia – sensores de vidro impressos em 3D em fibra óptica

Pela primeira vez nas comunicações, pesquisadores na Suécia imprimiram microópticas de vidro de sílica em 3D nas pontas das fibras ópticas – superfícies tão pequenas quanto a seção transversal de um fio de cabelo humano. O avanço poderá permitir uma Internet mais rápida e uma conectividade melhorada, bem como inovações como sensores e sistemas de imagem mais pequenos.

Reportagem no diário ACS Nanopesquisadores do KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo afirmam que a integração de dispositivos ópticos de vidro de sílica com fibras ópticas permite múltiplas inovações, incluindo sensores remotos mais sensíveis para meio ambiente e cuidados de saúde.

As técnicas de impressão relatadas também podem ser valiosas na produção de produtos farmacêuticos e químicos.

O professor da KTH, Kristinn Gylfason, diz que o método supera limitações de longa data na estruturação de pontas de fibra óptica com vidro de sílica, que, segundo ele, muitas vezes exigem tratamentos de alta temperatura que comprometem a integridade dos revestimentos de fibra sensíveis à temperatura.

Ao contrário de outros métodos, o processo começa com um material base que não contém carbono. Isso significa que não são necessárias altas temperaturas para eliminar o carbono e tornar a estrutura do vidro transparente.

O principal autor do estudo, Lee-Lun Lai, diz que os pesquisadores imprimiram um sensor de vidro de sílica que se mostrou mais resistente do que um sensor padrão de plástico após múltiplas medições.

“Demonstramos um sensor de índice de refração de vidro integrado na ponta da fibra que nos permitiu medir a concentração de solventes orgânicos. Essa medição é um desafio para sensores baseados em polímeros devido à corrosividade dos solventes”, diz Lai.

“Essas estruturas são tão pequenas que caberiam 1.000 delas na superfície de um grão de areia, que é aproximadamente do tamanho dos sensores usados ​​hoje”, diz o coautor do estudo, Po-Han Huang.

Os pesquisadores também demonstraram uma técnica para imprimir nanogratings, padrões ultrapequenos gravados em superfícies em escala nanométrica. Eles são usados ​​para manipular a luz de maneira precisa e têm aplicações potenciais na comunicação quântica.

Gylfason diz que a capacidade de imprimir estruturas de vidro arbitrárias em 3D diretamente na ponta da fibra abre novas fronteiras na fotônica. “Ao preencher a lacuna entre a impressão 3D e a fotônica, as implicações desta pesquisa são de longo alcance, com aplicações potenciais em dispositivos microfluídicos, acelerômetros MEMS e emissores quânticos integrados em fibra”, diz ele.