Лазер складывает оригами из микроскопических стеклянных пластин

Исследователи из Тель-Авивского университета разработали метод складывания стеклянных листов в микроскопические 3D-структуры с помощью лазера. Процесс получил название "фотонное оригами".

Новая технология может изменить создание оптических устройств для обработки данных, сенсоров и для физических экспериментов. В отличие от существующих 3D-принтеров, которые создают грубые структуры, непригодные для высокоточной оптики, лазерный метод позволяет получать ультрагладкие и прозрачные микрофотонные устройства. Работа опубликована в журнале Optica.

Открытие произошло случайно. Ученые осветили лазером стекло, но увеличили мощность, и пластинка неожиданно сложилась. Это открыло простой способ формования стекол. Физика процесса заключается в том, что при нагреве лазером одна сторона стекла плавится, и поверхностное натяжение становится сильнее гравитации, заставляя материал складываться именно в том месте, на которое светит луч.

Метод позволяет создавать структуры длиной 3 мм и толщиной всего 0,5 микрона – это в 200 раз тоньше человеческого волоса. На сегодня это рекорд соотношения длины к толщине для 3D-структур.

Исследователи продемонстрировали возможность складывания тонких стеклянных листов на кремниевом чипе менее чем за миллисекунду. Они создали разнообразные формы – от изгибов под углом 90 градусов до спиралей, вогнутые и выпуклые зеркала с поверхностями настолько ровными (отклонение менее нанометра), что свет отражается без искажений.

Практическое применение технологии "фотонного оригами" обещает быть широким – от создания микро-зум-объективов, способных заменить пять отдельных камер в смартфонах, до изготовления микрофотонных компонентов, использующих свет вместо электричества для более быстрых и эффективных альтернатив традиционной электронике.