Ученые Уральского федерального университета разработали два класса оптических материалов, которые будут востребованы в космической, медицинской и других высокотехнологичных отраслях.
Первый класс на галогенидах металлов предназначен для эксплуатации в экстремальных условиях — при высоких температурах, мощном ионизирующем излучении и механических нагрузках — и может использоваться в космической отрасли для анализа состава планет и работы в условиях высокой радиации. Второй класс, основанный на галогенидах серебра, ориентирован преимущественно на медицинские технологии и системы, взаимодействующие с человеком. Волокна могут использоваться для диагностики, лазерной хирургии и фототерапии.
«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», — отметила соавтор работы, научный сотрудник лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ 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», — добавила 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, а также соли серебра. Эти материалы доступны и не относятся к драгоценным металлам, что делает технологию экономичной.
Преимуществом технологии являются ее компактность и легкая масштабируемость, энергоэффективность и безотходность, что делает процесс не только экономически выгодным, но и экологически устойчивым.
В планах ученых — выйти с разработкой на рынок. Сейчас коллектив находится в процессе поиска партнеров и потенциальных заказчиков технологии.
Разработки по второму направлению велись в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
