Ett internationellt team av forskare har rapporterat ett nytt sätt att skydda drönare, övervakningskameror och annan utrustning mot laserattacker, som kan inaktivera eller förstöra utrustningen. Möjligheten är känd som optisk begränsning.

Arbetet, publiceras i tidskriften Naturkommunikation , beskriver också ett överlägset sätt att byta telekommunikation utan användning av elektronik; istället, de använder en helt optisk metod som kan förbättra hastigheten och kapaciteten för internetkommunikation. Det kan ta bort en vägspärr vid övergången från 4GLTE till 5G-nätverk.

Teamet rapporterade att ett material skapat med tellur nanorods - producerat av naturligt förekommande bakterier - är ett effektivt olinjärt optiskt material, kan skydda elektroniska enheter mot högintensiva ljusskurar, inklusive de som sänds ut av billiga hushållslasrar riktade mot flygplan, drönare eller andra kritiska system. Forskarna beskriver materialet och dess prestanda som ett valmaterial för nästa generations optoelektroniska och fotoniska enheter.

Seamus Curran, en fysikprofessor vid University of Houston och en av tidningens författare, sagt medan de flesta optiska material syntetiseras kemiskt, att använda ett biologiskt baserat nanomaterial visade sig vara billigare och mindre giftigt. "Vi hittade en billigare, lättare, enklare sätt att tillverka materialet, " sa han. "Vi låter Moder Natur göra det."

De nya rönen växte fram ur tidigare arbete av Curran och hans team, arbetar i samarbete med Werner J. Blau från Trinity College Dublin och Ron Oremland med U.S. Geological Survey. Curran syntetiserade initialt nanokompositerna för att undersöka deras potential i fotonikvärlden. Han innehar en amerikansk och internationell serie patent för det arbetet.

Forskarna noterade att att använda bakterier för att skapa nanokristallerna föreslår en miljövänlig syntesväg, samtidigt som du genererar imponerande resultat. "Icke-linjära optiska mätningar av detta material avslöjar den starka mättbara absorptionen och icke-linjära optiska extinktionerna som induceras av Mie-spridning över breda tids- och våglängdsintervall, " skrev de. "I båda fallen, Te [tellur] partiklar uppvisar överlägsen optisk olinjäritet jämfört med grafen."

Ljus med mycket hög intensitet, som den som sänds ut av en laser, kan ha oförutsägbara polariserande effekter på vissa material, Curran sa, och fysiker har letat efter lämpliga olinjära material som kan motstå effekterna. Ett mål, han sa, är ett material som effektivt kan minska ljusintensiteten, gör det möjligt att utveckla en enhet som kan förhindra skador av det ljuset.

Forskarna använde nanokompositen, består av biologiskt genererade elementära tellurnanokristaller och en polymer för att bygga en elektrooptisk omkopplare - en elektrisk anordning som används för att modulera ljusstrålar - som är immun mot skador från en laser, han sa.

Oremland noterade att det nuvarande arbetet växte fram ur 30 års grundforskning, härrör från deras första upptäckt av selenitrespirerande bakterier och det faktum att bakterierna bildar diskreta paket av elementärt selen. "Därifrån, det var ett steg ner i det periodiska systemet att lära sig att samma sak kunde göras med telluroxianjoner, " sade han. "Det faktum att tellur hade potentiell tillämpning inom nanofotonikens rike kom som en överraskande överraskning."

Blau sa att de biologiskt genererade tellurnanoroderna är särskilt lämpliga för fotoniska anordningar i det mellaninfraröda området. "Denna våglängdsregion håller på att bli ett hett tekniskt ämne eftersom det är användbart för biomedicinska, miljö- och säkerhetsrelaterad avkänning, såväl som laserbearbetning och för att öppna upp nya fönster för fiberoptisk och ledigt utrymmeskommunikation."

Arbetet kommer att fortsätta för att utöka materialets potential för användning i helt optiska telekomväxlar, vilket Curran sa är avgörande för att utöka bredbandskapaciteten. "Vi behöver en massiv investering i optisk fiber, ", sa han. "Vi behöver större bandbredd och växlingshastigheter. Vi behöver helt optiska switchar för att göra det."