17.03.2025

Ученые разработали технологию создания оптического волокна

Новые материалы будут востребованы в медицине и других высокотехнологичных отраслях

Коллектив лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ разработал два класса оптических материалов. Первый класс на галогенидах металлов предназначен для эксплуатации в экстремальных условиях: при высоких температурах, мощном ионизирующем излучении и механических нагрузках. Может использоваться, к примеру, в космосе. Второй класс, основанный на галогенидах серебра, ориентирован преимущественно на медицинские технологии и системы, взаимодействующие с человеком.

Где будет полезен новый материал, существуют ли сегодня аналоги, в чем особенность уральской технологии и какова себестоимость нового оптоволокна, рассказала Анастасия Южакова соавтор работы, научный сотрудник лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ.

«Оптические волокна на основе галогенидов серебра обладают уникальными характеристиками. Их главное преимущество — способность пропускать свет в среднем и дальнем инфракрасных диапазонах, что делает их незаменимыми в ряде высокотехнологичных систем, особенно в медицине. Одной из ключевых причин, почему эти волокна могут быть востребованы в медицинской сфере, является их полная биосовместимость. Они безопасны для организма, не токсичны, легко стерилизуются и хорошо взаимодействуют с живыми тканями, что критически важно для медицинского оборудования», — поясняет Анастасия Южакова.

Среди других преимуществ — низкие оптические потери, что позволяет использовать оптоволокно для создания длинных оптических каналов, необходимых в лазерных технологиях, диагностике и хирургии. Благодаря высокой прозрачности в инфракрасном диапазоне такие волокна точно передают сигнал, что дает врачам большую свободу в проведении операций и процедур. Для сравнения: кварцевые волокна, которые используются повсеместно, работают в другом спектре — видимом и ближнем инфракрасном. Они не подходят для задач, связанных со средним и дальним инфракрасными диапазонами, требуют сложных методов стерилизации и в принципе не могут заменить галогенидные волокна в ряде медицинских и диагностических систем.

«Наш материал может найти применение в спектрометрах, где традиционные стекла, содержащие токсичные соединения таллия, можно заменить на более безопасные и устойчивые к влаге аналоги, сохраняя при этом их прозрачность в ближнем и среднем инфракрасных диапазонах. В целом оптические волокна на основе галогенидов серебра — это не просто современная альтернатива, а инновационный материал, который открывает новые возможности для медицины и высокотехнологичных систем», — добавляет Анастасия Южакова.

В лаборатории налажен полный цикл производства оптических материалов, начиная с создания высокочистого сырья. Используются только отечественные компоненты — хлористые и бромистоводородные кислоты высокой чистоты (что значительно снижает затраты на этапе синтеза), а также соли серебра. Эти материалы доступны и не относятся к драгоценным металлам, что делает технологию экономичной.

«Метод выращивания кристаллов по технологии Бриджмена широко применяется в промышленности, что минимизирует расходы на переоборудование существующих мощностей. Для внедрения наших материалов предприятиям не потребуется замена оборудования — достаточно адаптации технологических режимов, доработки отдельных узлов или модернизации систем контроля температуры», — добавляет Анастасия Южакова.

Ключевым преимуществом технологии является как ее компактность и легкая масштабируемость, так и энергоэффективность и безотходность, что делает процесс не только экономически выгодным, но и экологически устойчивым, добавляют исследователи.

Источник и фото предоставлено пресс-службой Уральского федерального университета