基于混合玻璃材料的微透镜，可用于气体传感器
2024-07-05 13:31:55 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
该微透镜的光学特性变化行为是由其所用的混合玻璃材料实现的。该微透镜的分子结构由三维晶格组成，晶格空腔可以吸收气体分子，这一过程会影响材料的光学特性。
据麦姆斯咨询报道，近期，德国耶拿·弗里德里希·席勒大学（Friedrich Schiller University Jena）的研究人员开发出一种尺寸仅为几毫米的光学微透镜，当存在气体时，其光折射行为会发生变化。
由混合玻璃材料制成的光学微透镜
正如研究人员在Nature Communications期刊上报道的那样，该微透镜的光学特性变化行为是由其所用的混合玻璃材料实现的。该微透镜的分子结构由三维晶格组成，晶格空腔可以吸收气体分子，这一过程会影响材料的光学特性。
“在卡尔蔡司（Carl Zeiss）基金会的支持下，我们正在开发所谓的多响应材料。”耶拿大学玻璃化学专业教授Lothar Wondraczek评论道，“以混合玻璃透镜为例，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。”
Lothar Wondraczek说：“我们在这里使用的金属有机框架（metal-organic frameworks，MOF）是一种正在被开发用于储存或分离气体的材料。”论文第一作者、博士生Oksana Smirvona补充道：“然而，这些材料中的大多数在加热时会分解，因此很难成型。”
耶拿大学的研究人员首先与玻璃化学系初级研究小组组长Alexander Knebel博士一起开发了一种适合高纯度材料的合成工艺。然后，他们必须确定将材料制成所需形状的最佳条件。
“我们将材料熔化，然后将其转移到3D打印的负片模具中，并在其中进行压制。在这个过程中，几乎可以任意选择所需的形状。”Oksana Smirvona说，“我们特意选择透镜作为形状，因为即使是最小的杂质也会被注意到，因为它们会直接影响光学特性。”
Lothar Wondraczek说：“除了作为微透镜的特定应用之外，各种几何形状都是可以实现的。由于这种多响应材料可以同时对多种影响作出反应，因此其可以用于逻辑电路。这意味着两种条件相互关联，能够产生可观察的反应。例如，如果一束光落在透镜上，同时一种气体被透镜材料吸收，那么光就会以某种方式折射，从而提供组合反馈。当然，用于检测气体分离的膜也是可以的。因此，这种微光学元件可以用于气体传感技术，使得测量过程更加高效。”
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