Lente innovativa che rileva gas tramite la rifrazione della luce
RomeScienziati dell'Università di Jena hanno creato una piccola lente ottica di pochi millimetri. La lente modifica la sua rifrazione della luce in presenza di gas. I loro risultati sono stati pubblicati su Nature Communications.
La lente è realizzata con un tipo speciale di vetro. Questo vetro ha una struttura unica con piccoli fori che possono contenere molecole di gas. Questi fori modificano il funzionamento della lente.
Ecco alcuni punti chiave riguardanti la lente:
- Dimensioni: Solo pochi millimetri
- Materiale: Vetro ibrido
- Struttura molecolare: Reticolo 3D con cavità che possono ospitare gas
- Modifiche: Comportamento refrattivo variabile in presenza di gas
La Fondazione Carl Zeiss finanzia la ricerca. Lothar Wondraczek, professore all’Università di Jena e specialista in chimica del vetro, spiega che stanno sviluppando materiali capaci di reagire a diverse condizioni simultaneamente. Ad esempio, nel loro nuovo innovativo vetro ibrido, la rifrazione della luce cambia quando il materiale della lente assorbe gas.
Il team ha dovuto superare una sfida nell'adattare i metodi tradizionali di fabbricazione del vetro a materiali innovativi. Hanno impiegato i metal-organic frameworks, frequentemente studiati per l'immagazzinamento o la separazione dei gas. Tuttavia, questi materiali tendono a deteriorarsi quando riscaldati, rendendo difficile dare loro la forma desiderata.
La dottoranda Oksana Smirnova guida la ricerca. Spiega che hanno ideato un processo per ottenere materiali di altissima purezza. Successivamente, hanno determinato il metodo migliore per modellare tali materiali. Sciolgono il materiale e lo versano in uno stampo creato con stampa 3D, pressandolo per ottenere la forma desiderata.
Il team ha scelto con cura la forma delle lenti poiché anche minime imperfezioni possono essere visibili e comprometterne la funzionalità.
Il nuovo metodo ci permette di realizzare molteplici forme diverse. Non si limita a creare solo lenti minuscole. Wondraczek ritiene che questi materiali possano essere impiegati anche nei circuiti logici. Ad esempio, quando la luce colpisce la lente mentre viene assorbito del gas, la luce si piega in un modo particolare, fornendo un feedback combinato.
Altri possibili utilizzi includono membrane per la separazione dei gas, le quali alterano le loro proprietà ottiche in presenza di molecole gassose. Questi componenti possono essere impiegati nei sensori, rendendo i metodi di misurazione più efficienti, compatti e intelligenti.
Il Dott. Alexander Knebel guida un gruppo di ricerca presso la Cattedra di Chimica del Vetro. Insieme alla sua squadra, ha sviluppato un nuovo metodo per la produzione di materiali, mirato a ottenere materiali di altissima purezza e perfezionare il processo di formatura.
La ricerca apre nuove possibilità d'impiego. Il materiale è facilmente modellabile, un vantaggio significativo. Il team ritiene che questi materiali adattabili possano essere utili in molteplici settori.
Lo studio è pubblicato qui:
http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-49428-1e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è
Oksana Smirnova, Roman Sajzew, Sarah Jasmin Finkelmeyer, Teymur Asadov, Sayan Chattopadhyay, Torsten Wieduwilt, Aaron Reupert, Martin Presselt, Alexander Knebel, Lothar Wondraczek. Micro-optical elements from optical-quality ZIF-62 hybrid glasses by hot imprinting. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-49428-1
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