Fiberoptisk forskning kan ge oss bättre medicinsk utrustning, förbättrad miljöövervakning, fler mediekanaler - och kanske bättre solpaneler.

"Optiska fibrer är anmärkningsvärt bra på att överföra signaler utan stor förlust av överföringen, säger professor Ursula Gibson vid NTNU:s fysiska institution.

Men:"Glasfibrer är bra upp till en våglängd på cirka 3 mikron. Mer än så, och de är inte så bra, " hon säger.

Och det är ibland problematiskt. Telekom använder den nära infraröda delen av vågspektrumet eftersom det har minst energiförlust när det passerar genom glas.

Men om vi kunde använda ännu längre våglängder, fördelarna skulle inkludera bättre medicinska diagnoser och mer exakt miljöövervakning av luftburna gaspartiklar. Längre våglängder kan också innebära mer utrymme för mediekanaler, eftersom konkurrensen är hård om de våglängder där överföring av ledigt utrymme normalt sker nu.

Gallium antimonid

Optiska glasfibrer är inte gjorda av rent glas, men kräver en kärna med lite annat material för att överföra signaler.

Detta är helt klart ganska komplicerat att uppnå, och metoderna har successivt fulländats under de senaste 50 åren. vid NTNU, olika forskargrupper har experimenterat med optiska fibrer med hjälp av en halvledarkärna av kisel (Si) och galliumantimonid (GaSb) istället för små mängder germaniumoxid, som används i kiseldioxidfibrer nu. Några av forskarnas senaste forskningsresultat har nu presenterats i Naturkommunikation .

Ph.D. kandidaten Seunghan Song är den första författaren till artikeln i den prestigefyllda tidskriften. Artikeln "beskriver en metod för framställning av optiska fibrer där en del av kärnan som är galliumantimonid, som kan avge infrarött ljus. Sedan laserbehandlas fibern för att koncentrera antimoniden, säger Gibson.

Denna process genomförs vid rumstemperatur. Laserbehandlingen påverkar kärnans egenskaper.

Kablar och solceller

Kisel är välkänt som det mest använda materialet i solpaneler. Tillsammans med syre, kisel är också det vanligaste materialet i glas- och glasfiberkablar.

Galliumantimonid är mindre typiskt, även om andra också har använt samma komposition i optiska instrument. Men inte på samma sätt.

Med den nya metoden, galliumantimoniden distribueras initialt genom kislet. Detta är en enklare och billigare metod än andra att odla kristaller, och tekniken erbjuder många möjliga tillämpningar.

"Våra resultat är först och främst ett steg mot att öppna en större del av det elektromagnetiska vågspektrumet för optisk fiberöverföring, "Säger Gibson.

Genom att lära oss om de grundläggande egenskaperna hos halvledarmaterialen i glasfibrer kan vi mer effektivt använda sällsynta resurser som gallium.