研究人员发明了一种能感知气体的光学透镜

耶拿大学的一个研究小组开发出一种小型光学透镜，其尺寸只有几毫米，其折射行为会随着气体的存在而改变。研究人员在《自然通讯》杂志上报道说，微透镜的这种“智能”行为是由制造它的混合玻璃材料制成的。

镜片的分子结构由三维晶格组成，其中有可容纳气体分子的空腔，从而影响材料的光学特性。

多响应眼镜

“在卡尔蔡司基金会的支持下，我们正在开发所谓的多响应材料，”耶拿大学玻璃化学教授LotharWondraczek解释道。

“就混合玻璃透镜而言，这意味着它对光的折射程度取决于气体是否被透镜材料吸收。”挑战在于将传统的玻璃形成方法转移到这些特殊材料上。

Wondraczek说：“我们在此使用的金属有机框架正在被研究和开发为气体存储或分离的材料。”

博士候选人和出版物的主要作者OksanaSmirnova补充道：“然而，大多数这些物质在加热时会分解，因此很难形成。”

耶拿大学的研究人员与玻璃化学系初级研究小组组长亚历山大·克内贝尔博士一起，首先开发出一种适合高纯度材料的合成工艺。然后，他们必须确定使材料成型的最佳条件。

“我们将材料熔化，然后将其转移到3D打印模具中，然后进行压制。这个过程让我们可以选择几乎任何所需的形状，”这位化学家解释道。“我们特意选择镜片作为形状，因为即使是最小的杂质在镜片中也是显而易见的，因为它们会直接影响光学特性。”

多样化成型性

Wondraczek解释说，这种新工艺现在从根本上实现了各种形状和几何形状，超出了微透镜的特定应用范围。“由于这些多响应材料可以同时对多种影响作出反应，因此它们可以用于逻辑电路等。”

“这具体意味着，可观察到的反应需要两种条件。如果光束照射到镜片上，同时气体被镜片材料吸收，那么光线就会以特定的方式折射，从而提供综合反馈。”

气体分离膜也是可行的，当气体分子存在时，其光学特性会发生变化。这种光学元件可用于传感器技术，使测量方法更高效、节省空间和“智能化”。