Все новости

Ученые повысят безопасность лазерных процедур за счет монокристаллических волокон сапфира

Созданный материал на основе сапфира позволит сократить риски поломки оборудования в случае перегрева

МОСКВА, 23 января. /ТАСС/. Ученые Института общей физики имени А. М. Прохорова (ИОФ РАН) разработали технологию выращивания оксидных монокристаллических волокон для повышения надежности медицинских лазерных установок. Созданный материал на основе сапфира позволит сократить риски поломки оборудования в случае перегрева, сообщил ТАСС в четверг старший научный сотрудник отдела лазерных кристаллов и твердотельных лазеров ИОФ РАН Сергей Русанов.

Сапфир применяется в качестве перспективного кристалла для синтетического производства - он стабильно быстро "растет" из расплава и обладает высокими показателями твердости, прочности и температуры плавления. Монокристаллические волокна из сапфира, а также ряда других оксидных материалов, могут быть использованы в качестве лазеров и нелинейных преобразователей в основе лазерных установок и систем для передачи информации при помощи криптографии, а также в научных областях, занимающихся поиском и изучением новых материалов.

Авторы исследования нашли способ получения волокон из сапфира, которые станут более прочной и безопасной альтернативой волокнам на основе галогенидов таллия и мышьяка. Эти материалы при сильном перегреве выделяют ядовитые вещества и могут нанести вред человеку и окружающей среде, в случае с сапфиром медицинские лазерные установки, которые могут применяться в хирургии и дерматологии, будут лишены данного недостатка.

"Сапфир обладает прекрасными характеристиками прозрачности, он прочный и нетоксичный. Однако у волокон на основе сапфира есть недостаток - отсутствие внутренней светопроводящей структуры, из-за чего их нужно "упаковывать" в оболочки, предотвращающие потерю света. Наш подход заключается в том, чтобы на этапе подготовки основы для выращивания монокристаллической структуры добавить в сапфировую заготовку определенные вещества, которые в процессе роста концентрируются в середине волокна. То есть можно подобрать компоненты, дающие высокий показатель преломления света именно в центре структуры - тем самым мы создаем некий аналог светопроводящей структуры, которая есть в стеклянных волокнах", - сказал Русанов.

Особенность метода еще и в том, что для выращивания волокон не нужно использовать емкость для нагрева материала (тигель), что снижает затраты на производство.

"Наш метод создания волокон сравнительно более экономичный, при этом мы можем достаточно быстро получить большое количество образцов, на которых можно провести исследования для выращивания волокна с четко выверенным составом для конкретных целей. К тому же у нас нет температурных барьеров, которые создает сам тигель - плавить в нем материал вы можете только при тех температурах, которые выдержит он сам. В данном случае стержень из прессованного сапфира за счет свойств материала сам выполняет роль подставки (емкости) для расплавленного вещества", - пояснил ученый.

Первый лабораторный образец монокристаллического волокна для лазерных установок авторы научной работы планируют получить и протестировать уже в 2020 году.