Νέα > Επιστημονικά Νέα

Μαγνητο-μεταβαλλόμενες Φωτονικές Διατάξεις Μικροδομημένων Οπτικών Ινών

Δεκ 06, 2011

O διεθνής οργανισμός Optical Society of America (OSA) στον απολογισμό του για το έτος 2011, επέλεξε να συμπεριλάβει ανάμεσα στις πιο σημαντικές, νέες ανακαλύψεις στην Φωτονική, πρόσφατα επιστημονικά αποτελέσματα της ερευνητικής ομάδας του Δρ. Σταύρου Πισσαδάκη, Ερευνητή Β' Βαθμίδας του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ) του ΙΤΕ. Τα επιστημονικά αποτελέσματα αυτά αφορούν στην ανάπτυξη Μαγνητο-ευαίσθητων Φωτονικών Διατάξεων σε Μικροδομημένες Οπτικές Ίνες, όπως αυτά δημοσιεύτηκαν για πρώτη φορά στα διεθνούς κύρους περιοδικά Optics Express και Optics Letters, ενώ επιπλέον προβλήθηκαν και από τις παγκόσμιες επιστημονικές οργανώσεις Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) και Materials Research Society (MRS).

Η συγκεκριμένη καινοτόμος τεχνολογία των Μαγνητο-ευαίσθητων Φωτονικών Διατάξεων αποτελεί καρπό πολύχρονης επιστημονικής προσπάθειας του Εργαστηρίου Φωτονικών Υλικών και Διατάξεων του ΙΗΔΛ, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της πειραματικής εργασίας έφερε σε πέρας ο διδακτορικός φοιτητής Alessandro Candiani σε συνεργασία με την επιστημονική συνεργάτιδα Δρ. Μαρία Κωνσταντάκη. Σημαντικός εξωτερικός συνεργάτης στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας ήταν ο Δρ. Walter Margulis, από το ερευνητικό ίδρυμα ACREO το οποίο έχει έδρα την Σουηδία, η ερευνητική ομάδα του οποίου σχεδίασε και κατασκεύασε την μικροδομημένη οπτική ίνα η οποία χρησιμοποιήθηκε στα εν λόγω πειράματα. Οι μικρο-δομημένες οπτικές ίνες αποτελούν ένα εξελιγμένο είδος γυάλινων, οπτικών καλωδίων, των οποίων το μήκος διατρέχουν μικροσκοπικά κανάλια διαμέτρου μερικών εκατομμυριοστών του μέτρου και τα οποία κανάλια μπορούν να διηθηθούν με υγρά και αέρια υλικά, αλληλεπιδρώντας άμεσα με το φως το οποίο διαδίδεται μέσα σε αυτές. Το πεδίο των Μικροδομημένων οπτικών ινών έχει αναδυθεί τα τελευταία 15 χρόνια, και αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα πεδία της Φωτονικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, προσφέροντας πλειάδα λύσεων σε προβλήματα μεταφοράς και διαχείρισης οπτικής πληροφορίας, βιο-αισθητήρων και πηγών λέιζερ υψηλής ισχύος. Αντίστοιχα, η τεχνολογία των Μαγνητορευστών αφορά σε σύνθετα, αδιαφανή υγρά τα οποία εμπεριέχουν μαγνητικά νανο-σωματίδια, με εφαρμογές στην διαστημική και αμυντική τεχνολογία, στα συστήματα ήχου, όπως επίσης στον διαχωρισμό βιο-υλικών και ανίχνευση πρωτεϊνών και ιών. Τα Μαγνητορευστά υπό την επίδραση μαγνητικού πεδίου, αποκτούν το σχήμα του εφαρμοζόμενου πεδίου και συμπεριφέρονται σχεδόν σαν στερεά υλικά, επιτρέποντας την εύκολη μετακίνηση και οπτική διαχείριση τους. Η ερευνητική ομάδα του Σταύρου Πισσαδάκη, συνδύασε τα πλεονεκτήματα των δύο παραπάνω «ασύμβατων» τεχνολογιών αιχμής για να αναπτύξει υβριδικές μικρο-φωτονικές διατάξεις, οι οποίες επιδεικνύουν νέες δυνατότητες ανίχνευσης και αλληλεπίδρασης του μαγνητικού πεδίου με το φως, εντός μίας μικροδομημένης οπτικής ίνας με διάμετρο διπλάσια από ότι μία ανθρώπινη τρίχα. Η αλληλεπίδραση των Μαγνητορευστών με το φως το οποίο διαδίδεται μέσα στις μικροδομημένες οπτικές ίνες, οδήγησε στην πραγμάτωση νέων διατάξεων αισθητήρων με μοναδικές ικανότητες ανίχνευσης μαγνητικού πεδίου όπως επίσης κίνησης και ροής υγρών σε μικροσκοπικό επίπεδο. Ενδεικτικά, η ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου των Φωτονικών Υλικών και Διατάξεων έχει ήδη αναπτύξει και εξελίξει διατάξεις ευαίσθητων μικρο-αισθητήρων οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μαγνητόμετρα δορυφόρων, σε μετασχηματιστές ρεύματος μεγάλης ισχύος και στην παρακολούθηση μαγνητικών βαλβίδων και relay. Πρόσφατα, εκμεταλλευόμενοι τις πλείστες δυνατότητες της εν λόγω φωτονικής τεχνολογίας οι A. Candiani και Σ. Πισσαδάκης ανέπτυξαν σε εργαστηριακό επίπεδο, έναν νέου τύπου αισθητήρα πίεσης και διάτμησης, ευρείας δυναμικής περιοχής, με άμεση εφαρμογή στην ανίχνευση καταπονήσεων δερματικού ιστού σε τεχνητά ανθρώπινα μέλη και σε κλίνες αποκατάστασης εξελκώσεων κατάκλισης. Η ομάδα του ΙΤΕ-ΙΗΔΛ εργάζεται τώρα προς την κατεύθυνση ανάπτυξης συστημάτων ολοκληρωμένων αισθητήρων, εδραιώνοντας το πρωτόκολλο σχεδιασμού «Εργαστήριο-εντός-της-ίνας» (Lab-in-fibre), συμπτύσσοντας βιοχημικές μετρήσεις σε μικροσκοπικό επίπεδο. Σε ένα τέτοιο πρωτόκολλο θα χρησιμοποιούνται βιο-τροποποιημένα, μαγνητορευστά για την ανίχνευση μικροβίων και ιών ακόμα και σε δείγματα όγκου λίγων νανο-λίτρων, διευρύνοντας τις πιθανές εφαρμογές της τεχνολογίας των Μαγνητο-ευαίσθητων Φωτονικών Διατάξεων Μικροδομημένων οπτικών ινών σε δύσκολα προβλήματα, τεχνολογικής αιχμής στους τομείς της Ιατρικής, Ιατροδικαστικής, και Ασφάλειας.

Για περισσότερες πληροφορίες:
Σταύρος Πισσαδάκης, Ερευνητής Β' Βαθμίδας,
Εργαστήριο Φωτονικών Υλικών και Διατάξεων, ΙΗΔΛ-ΙΤΕ,
Τηλ.: 2810391348,
Email: pissas@iesl.forth.gr
Website: http://www.iesl.forth.gr/users/pmdl/