Une lentille optique qui détecte les gaz
Des chercheurs développent une lentille optique en verre hybride
Une équipe de chercheurs de l'université d'Iéna a mis au point une petite lentille optique de quelques millimètres dont le comportement réfractif change en présence de gaz. Comme l'indiquent les chercheurs dans la revue Nature Communications, ce comportement "intelligent" de la microlentille est rendu possible par le matériau de verre hybride dont elle est constituée. La structure moléculaire de la lentille consiste en un réseau tridimensionnel avec des cavités qui peuvent accueillir des molécules de gaz, affectant ainsi les propriétés optiques du matériau.
Des verres multiréactifs
"Avec le soutien de la Fondation Carl Zeiss, nous développons des matériaux dits multi-réactifs", explique Lothar Wondraczek, professeur de chimie du verre à l'université d'Iéna. "Dans le cas de la lentille de verre hybride, cela signifie qu'elle réfracte la lumière plus ou moins fortement selon que le gaz est absorbé ou non dans le matériau de la lentille. Le défi consistait à transposer les méthodes classiques de formation du verre à ces matériaux spéciaux.
"Les cadres métallo-organiques que nous avons utilisés ici", poursuit M. Wondraczek, "font l'objet de recherches et de développements en tant que matériaux pour le stockage ou la séparation des gaz". Oksana Smirnova, doctorante et auteur principal de la publication, ajoute : "Cependant, la plupart de ces substances se décomposent lorsqu'elles sont chauffées et sont donc très difficiles à former."
En collaboration avec le Dr Alexander Knebel, chef du groupe de recherche junior de la Chaire de chimie du verre, les chercheurs d'Iéna ont d'abord dû mettre au point un processus de synthèse approprié pour les matériaux très purs. Ils ont ensuite dû identifier les conditions optimales dans lesquelles le matériau pouvait être façonné. "Nous faisons fondre le matériau, puis nous le transférons dans un moule imprimé en 3D, où il est pressé. Ce processus nous permet de choisir presque n'importe quelle forme", explique le chimiste. "Nous avons délibérément choisi la forme d'une lentille", poursuit-elle, car "même les plus petites impuretés sont perceptibles dans une lentille, car elles affectent directement les propriétés optiques".
Une mise en forme polyvalente
Ce nouveau procédé permet désormais d'obtenir une grande variété de formes et de géométries, au-delà de l'application spécifique des micro-lentilles, explique M. Wondraczek. "Étant donné que ces matériaux multiréactifs réagissent simultanément à plusieurs influences, ils pourraient être utilisés pour des circuits logiques, par exemple", explique le chercheur en matériaux en décrivant les applications possibles pour de tels composants. "Cela signifie spécifiquement que deux conditions sont liées pour la réaction observable", explique-t-il. "Si un faisceau lumineux frappe la lentille et qu'un gaz est absorbé simultanément dans le matériau de la lentille, la lumière est réfractée d'une manière particulière, ce qui permet d'obtenir un retour d'information combiné."
Des membranes de séparation des gaz, dont les propriétés optiques changent en présence de molécules de gaz, sont également envisageables. De tels composants optiques pourraient être utilisés dans la technologie des capteurs, rendant les méthodes de mesure plus efficaces, moins encombrantes et plus "intelligentes".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Oksana Smirnova, Roman Sajzew, Sarah Jasmin Finkelmeyer, Teymur Asadov, Sayan Chattopadhyay, Torsten Wieduwilt, Aaron Reupert, Martin Presselt, Alexander Knebel, Lothar Wondraczek; "Micro-optical elements from optical-quality ZIF-62 hybrid glasses by hot imprinting"; Nature Communications, Volume 15, 2024-6-13
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