منوعات

هل يمكن تداول المعادن بجزء بسيط من التكلفة؟

توفر العدسات المعدنية، وهي هياكل اصطناعية نانوية قادرة على التعامل مع الضوء، تقنية قادرة على تقليل حجم وسمك المكونات البصرية التقليدية بشكل كبير. تعتبر هذه التقنية فعالة بشكل خاص في الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهي واعدة جدًا لتطبيقات مختلفة مثل LiDAR، الملقب بـ “عيون السيارة ذاتية القيادة”، والطائرات بدون طيار المصغرة وأجهزة كشف الأوعية الدموية. وعلى الرغم من إمكاناتها، فإن التكنولوجيا الحالية تتطلب عشرات الملايين من الوون حتى لصنع معدن بحجم ظفر الإصبع، مما يشكل تحديا للتسويق التجاري. ولحسن الحظ، يُظهر التقدم الأخير وعدًا بخفض تكلفة الإنتاج بمقدار جزء من الألف من السعر.

فريق بحث تعاوني (فريق أبحاث التقارب POSCO-POSTECH-RIST)، يتكون من البروفيسور جونسوك رو من قسم الهندسة الميكانيكية وقسم الهندسة الكيميائية وطلاب الدكتوراه سيونج وون مون وجوهون كيم من قسم الهندسة الميكانيكية من بوهانج جامعة. اقترح دكتور العلوم والتكنولوجيا (POSTECH)، والأساتذة هيون لي، وتشانونج بارك، ووونجونج كيم من قسم علوم وهندسة المواد في جامعة كوريا، طريقتين مبتكرتين لإنتاج العدسات المعدنية بكميات كبيرة وتصنيعها على الأسطح الكبيرة. وقد تم تقديم أبحاثهم في آراء حول الليزر والضوئياتمجلة دولية في البصريات والفيزياء التطبيقية.

إحدى خطوات تصنيعها هي الطباعة الحجرية الضوئية، وهي عملية تستخدم في صنع العدسات المعدنية عن طريق طباعة الأنماط على رقائق السيليكون باستخدام الضوء. عادةً ما تتناسب دقة الضوء عكسيًا مع طوله الموجي، مما يعني أن الأطوال الموجية الأقصر تؤدي إلى دقة أعلى، مما يسمح بإنشاء هياكل أكثر دقة وتفصيلاً. في هذا البحث، اختار الفريق الطباعة الحجرية الضوئية العميقة بالأشعة فوق البنفسجية، وهي عملية تستخدم أطوال موجية أقصر من الضوء فوق البنفسجي.

حقق الفريق البحثي مؤخراً إنتاجاً ضخماً لعدسات معدنية لمنطقة الضوء المرئي باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية العميقة فوق البنفسجية، كما نشر في المجلة الدولية المواد الطبيعية. ومع ذلك، ظهرت التحديات حيث أظهرت الطريقة الحالية كفاءة منخفضة في منطقة الأشعة تحت الحمراء. ولمعالجة هذا القيد، طور الفريق مادة ذات معامل انكسار مرتفع وخسارة منخفضة لمنطقة الأشعة تحت الحمراء. تم دمج هذه المادة في عملية الإنتاج الضخم، مما أدى إلى النجاح في إنشاء معدن كبير الحجم يعمل بالأشعة تحت الحمراء بقطر 1 سم على رقاقة مقاس 8 بوصات. ومن الجدير بالذكر أن العدسة تتمتع بفتحة رقمية رائعة تبلغ 0.53، مما يسلط الضوء على قدرتها الاستثنائية على جمع الضوء بالإضافة إلى الدقة العالية التي تقترب من حد الحيود. كما أن الهيكل الأسطواني يجعلها مستقلة عن الاستقطاب، مما يضمن أداءً ممتازًا بغض النظر عن اتجاه اهتزاز الضوء.

وفي النهج الثاني، استخدم الفريق الطباعة النانوية، وهي عملية لطباعة الهياكل النانوية باستخدام القالب. استخدمت هذه العملية المعرفة في تقنية الطباعة النانوية، والتي تراكمت من خلال البحث التعاوني مع RIST. أثبت هذا المسعى نجاحه حيث تمكن الفريق من إنتاج معدن بقطر 5 ملم بكميات كبيرة، يتكون من حوالي مائة مليون بنية نانوية مستطيلة على رقاقة بقياس 4 بوصات. ويقدم هذا المعدن أداءً مثيرًا للإعجاب بشكل خاص، مع فتحة عدسة تبلغ 0.53. أظهر هيكلها المستطيل خصائص تعتمد على الاستقطاب، وتستجيب بشكل فعال لاتجاه اهتزازات الضوء.

وبناءً على هذا النجاح، قام الفريق بدمج نظام تصوير عالي الدقة لمراقبة عينات حقيقية مثل قشر البصل، والتحقق من جدوى تسويق العدسات المعدنية. يعد هذا البحث مهمًا لأنه يتغلب على قيود العملية التقليدية لإنتاج المعادن واحدًا تلو الآخر. فهو لا يسهل فقط إنشاء أجهزة بصرية ذات خصائص تعتمد على الاستقطاب ومستقلة ومصممة خصيصًا لتطبيقات محددة، ولكنه يقلل أيضًا من تكلفة إنتاج العدسات المعدنية بما يصل إلى 1000 مرة.

وقال البروفيسور جونسوك رو، الذي قاد البحث: “لقد نجحنا في إنتاج عدسات معدنية عالية الأداء على شكل رقاقة بدقة وسرعة، حيث وصلت إلى أبعاد السنتيمتر. » وأضاف: “هدفنا هو أن يؤدي هذا البحث إلى تسريع تصنيع العدسات المعدنية، وبالتالي تعزيز تقدم الأجهزة البصرية والتقنيات البصرية الفعالة. »

تم إجراء البحث بدعم من برنامج من مركز البحوث المتكاملة للصناعة والأكاديمية التابع لشركة POSCO وبرنامج أبحاث STEAM وبرنامج RLRC وبرنامج تطوير تكنولوجيا المواد النانوية وبرنامج اكتشاف المواد المستقبلية التابع لوزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى