Chińscy naukowcy z Instytutów Nauk Fizycznych w Hefei przy Chińskiej Akademii Nauk twierdzą, że stworzyli największy na świecie kryształ selenku baru i galu (BGSe), o średnicy 60 milimetrów. Przekształca on energię lasera o krótkiej fali podczerwieni w wiązki średniej i dalekiej podczerwieni. Co kluczowe, fale te mają zdolność efektywnego przenikania przez atmosferę z minimalną utratą energii. A to była dotąd jedna z najważniejszych barier przy stosowaniu broni laserowej, której wydajność ulegała ograniczeniu w przypadku np. złej pogody czy wysokiego stężenia pyłów.
Jak powstał niezwykły kryształ? Jakie ma możliwości?
Kryształ ten jest odporny na obciążenia energetyczne – wytrzymuje intensywność promieniowania do 550 megawatów na centymetr kwadratowy, czyli około dziesięć razy większą niż wynosi próg uszkodzeń dla większości obecnie wykorzystywanych w armii materiałów. To oznacza, że można przez niego przepuścić bardzo intensywną wiązkę lasera bez uszkodzenia układu optycznego. Ta odporność sprawia, że kryształ nadaje się do zastosowań w laserach o ultrawysokiej mocy, które wcześniej zawodziły z powodu uszkodzeń wewnętrznych, jak np. podczas testu Marynarki Wojennej USA w 1997 r., gdy laser średniej podczerwieni uszkodził własne komponenty podczas próby trafienia satelity.
Czytaj więcej
Rozwój bezzałogowych technologii nieustannie przyspiesza, a dowodem na to jest ostatni wynalazek...
„To największy dotąd zgłoszony okaz takiego kryształu na świecie” – napisali badacze pod kierownictwem fizyka Wu Haixina w recenzowanym artykule w czasopiśmie „Journal of Synthetic Crystals”. Pierwszy taki, choć znacznie mniejszy kryształ został stworzony przez chińskich naukowców w 2010 roku i od razu wzbudził zainteresowanie badaczy wojskowych na świecie dzięki swoim unikalnym właściwościom. Ci podkreślają, że zachodnie laboratoria dotąd nie zdołały stworzyć podobnego materiału tej wielkości i czystości.
Bo też nie jest to proste. Wytworzenie tak dużego i stabilnego kryształu wymaga ekstremalnej precyzji. Proces rozpoczyna się od szczelnego zamknięcia czystego baru, galu i selenu w szklanych tubach kwarcowych w warunkach próżni, zaś mieszanka jest podgrzewana do temperatury 1020 stopni Celsjusza w dwustrefowym piecu. Przez około miesiąc kryształ stopniowo się formuje podczas kontrolowanego schładzania. Po uformowaniu, kryształ musi być poddany wyżarzaniu – ogrzewany do 500°C przez kilka dni, a następnie chłodzony w tempie zaledwie 5°C na godzinę, aby uniknąć defektów. Powierzchnie są następnie polerowane piłami diamentowymi i zawiesiną tlenku ceru, by uzyskać przejrzystość optyczną i integralność strukturalną. Konieczne jest wyeliminowanie tlenu i wilgoci – opisuje „Interesting Engineering”.
