4 dni temu
6
Kryształ BGSe, o imponującej średnicy 60 mm, został opracowany przez zespół z Instytutu Nauk Fizycznych w Hefei, działającego w ramach Chińskiej Akademii Nauk. Materiał ten przekształca krótkofalową energię lasera podczerwonego w fale średniej i dalekiej podczerwieni. Fale te mają zdolność efektywnego przenikania przez atmosferę, dzięki czemu są idealne do zastosowań dalekiego zasięgu – także takich, które obejmują namierzanie satelitów z powierzchni Ziemi.
Jedną z kluczowych cech nowego materiału jest jego wyjątkowa wytrzymałość. Kryształ wytrzymuje natężenia energii sięgające 550 megawatów na centymetr kwadratowy, czyli dziesięciokrotnie więcej niż wynosi próg uszkodzeń większości materiałów wykorzystywanych w sprzęcie wojskowym. To właśnie odporność na ekstremalne warunki czyni go obiecującym komponentem dla broni energetycznej nowej generacji. Dla porównania, amerykańska marynarka wojenna doświadczyła poważnych problemów w 1997 roku, gdy testowy laser uszkodził własne komponenty podczas próby namierzenia satelity.
Czytaj także: Laser milion razy potężniejszy od dotychczasowych. Wystarczyła jedna zmiana
Choć chińscy naukowcy odkryli właściwości BGSe już w 2010 roku, dopiero teraz udało się im wyhodować kryształ o tak dużych rozmiarach i stabilności. Wysiłki zespołów badawczych z Zachodu nie przyniosły dotąd podobnych osiągnięć.
Najnowszy sukces opisano w artykule opublikowanym w periodyku Journal of Synthetic Crystals. Główny autorem opracowania jest fizyk Wu Haixin, który wraz z zespołem poświęcił ponad dekadę na udoskonalanie procesu produkcji.
Sam proces wytwarzania BGSe jest wyjątkowo złożony. Rozpoczyna się od zamknięcia czystych pierwiastków – baru, galu i selenu – w próżniowych rurach kwarcowych, które następnie są podgrzewane do 1020°C w piecu dwustrefowym. Po stopieniu mieszanina jest bardzo powoli schładzana przez około miesiąc, co pozwala na krystalizację. Następnie kryształ poddaje się wyżarzaniu w temperaturze 500°C przez kilka dni i stopniowemu, kontrolowanemu chłodzeniu, co zapobiega powstawaniu defektów. Gotowy kryształ jest cięty i polerowany za pomocą narzędzi diamentowych i tlenku ceru, by uzyskać optyczną przejrzystość i stabilność mechaniczną.
W całym procesie kluczowe znaczenie ma utrzymanie sterylnych warunków, precyzyjna kontrola temperatury i zapewnienie jednolitej struktury materiału. Mimo licznych trudności chińskim badaczom udało się znacznie przyspieszyć produkcję w porównaniu z analogicznymi procesami stosowanymi w zachodnich laboratoriach. Dla porównania – w USA wyhodowanie podobnej wielkości kryształu z domieszkowanego szafiru na potrzeby lasera ZEUS zajęło ponad cztery lata.
Czytaj także: Tania i wydajna alternatywa dla lidar. Tak naukowcy chcą usprawnić ważną technologię
Choć żadne publikacje nie wskazują wprost na militarne przeznaczenie kryształu BGSe, jego rozwój wpisuje się w rosnące zainteresowanie Chin bronią energetyczną i systemami obrony kosmicznej. Jednocześnie naukowcy podkreślają, że kryształ może znaleźć wiele zastosowań cywilnych – m.in. w medycynie, systemach obrazowania i czujnikach podczerwieni używanych do wykrywania pocisków i identyfikacji statków powietrznych.
Dzięki wysokiej trwałości, efektywności i potencjalnej wszechstronności, BGSe stanowi kamień milowy w rozwoju technologii laserowych i może stać się fundamentem nowej generacji systemów – zarówno badawczych, jak i bojowych.
English (US) · 
Polish (PL) ·