Οι φυσικοί του ARC Centre for Transformative Meta-Optical Systems χρειάζονταν για τα πειράματά τους στο φάσμα τεραχέρτζ μικρές οπτικές συσκευές γνωστές ως πολωτές πλέγματος σύρματος, οι οποίες όμως κόστιζαν χιλιάδες δολάρια η καθεμία.
Όπως εξηγεί ο καθηγητής Ilya Shadrivov από το TMOS στο Australian National University και συνσυγγραφέας της νέας μελέτης στο «Optics and Laser Technology», η ομάδα αποφάσισε να διερευνήσει αν θα μπορούσε να κατασκευάσει η ίδια τους πολωτές, αντί να ξοδεύει χιλιάδες δολάρια.
Χρησιμοποιώντας ένα απλό φύλλο αλουμινόχαρτου κουζίνας και λέιζερ νανοδευτερολέπτου με ακριβώς ελεγχόμενους παλμούς, η ομάδα κατάφερε να χαράξει ένα λεπτό μεταλλικό πλέγμα απευθείας πάνω στο αλουμινόχαρτο σε μόλις 15 δευτερόλεπτα, χωρίς αίθουσες καθαρού χώρου ή εξειδικευμένες εγκαταστάσεις.
Μια ιδέα που γεννήθηκε σε διαγωνισμό
Η ιδέα προέκυψε πέρυσι σε εσωτερικό διαγωνισμό του TMOS τύπου «Shark Tank», όπου οι ερευνητές καλούνταν να παρουσιάσουν ιδέες με εμπορικές προοπτικές. Τον σχεδιασμό της συσκευής ανέλαβε ο υποψήφιος διδάκτορας Oleg Kameshkov, ενώ την κατασκευή πραγματοποίησε ο δρ Vladlen Shvedov και οι δύο από το TMOS.
Όπως αναφέρει ο Kameshkov, ξεκίνησαν με το απλούστερο υλικό, το αλουμινόχαρτο κουζίνας, το οποίο σχεδόν δεν κοστίζει τίποτα, και στη συνέχεια προχώρησαν σε υλικά βιομηχανικής ποιότητας, όπως το βολφράμιο.
Μια εναλλακτική σε παλιές τεχνικές
Η διαδικασία απαιτούσε ακριβή έλεγχο των παραμέτρων του λέιζερ, καθώς πολλή ενέργεια λύγιζε τα μικροσκοπικά σύρματα, ενώ πολύ λίγη δεν έκοβε το φύλλο. Μετά από μήνες πειραματισμού, η ομάδα βρήκε το ιδανικό σημείο ισορροπίας. Το αποτέλεσμα είναι ένας αυτόνομος πολωτής, χωρίς υπόστρωμα γυαλιού ή πλαστικού από κάτω, ο οποίος κατασκευάζεται μέσα σε δευτερόλεπτα αντί για πολύπλοκες, πολυσταδιακές διαδικασίες.
Η παραδοσιακή κατασκευή βασίζεται είτε σε ακριβή λιθογραφία σε αίθουσες καθαρού χώρου είτε σε τεχνικές τυλίγματος μικροσκοπικού σύρματος βολφραμίου, παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνταν στους παλιούς λαμπτήρες πυρακτώσεως.
Επόμενο βήμα ανθεκτικότερα υλικά
Παρότι το αλουμινόχαρτο είναι φτηνό και εύκολο στην επεξεργασία, δεν είναι αρκετά ανθεκτικό για εμπορικά προϊόντα. Η ομάδα πειραματίζεται πλέον με ισχυρότερα υλικά, όπως το βολφράμιο και ο χαλκός, αναζητώντας την ισορροπία ανάμεσα στο κόστος κατασκευής, την αντοχή και τις οπτικές ιδιότητες.
Ο Shadrivov εκφράζει την ελπίδα πως το τελικό προϊόν δεν θα είναι απλώς φθηνότερο, αλλά και καλύτερο σε απόδοση από τους πολωτές που κυκλοφορούν σήμερα στο εμπόριο.
