Ο ασφυκτικός κλοιός των σπάνιων γαιών στην Κίνα απειλεί το μέλλον της τεχνολογίας λέιζερ. Γερμανοί επιστήμονες αγωνίζονται να σπάσουν την αλυσίδα εφοδιασμού και να εξασφαλίσουν το πλεονέκτημα της Ευρώπης.
H ανάγκη για την χρήση λέιζερ
Τα λέιζερ παίζουν κρίσιμο ρόλο σε πολλές βιομηχανίες, από την ιατρική έως την κβαντική υπολογιστική. Αλλά η παραγωγή τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα στοιχεία σπάνιων γαιών, τα περισσότερα από τα οποία προέρχονται από την Κίνα. Οι πρόσφατοι έλεγχοι εξαγωγών και οι γεωπολιτικές εντάσεις έχουν αποκαλύψει πόσο εύθραυστη είναι αυτή η αλυσίδα εφοδιασμού.
Σε απάντηση, Γερμανοί ερευνητές στο Fraunhofer εργάζονται για τη δημιουργία κρυστάλλων και ινών λέιζερ χωρίς να βασίζονται σε αυτά τα σπάνια εισαγόμενα υλικά. Οι προσπάθειές τους στοχεύουν στη διασφάλιση του μέλλοντος της τεχνολογίας λέιζερ εν μέσω της αυξανόμενης παγκόσμιας αβεβαιότητας.
Η εξάρτηση της Γερμανίας από την Κίνα
Η εξάρτηση της Γερμανίας από τα εισαγόμενα στοιχεία σπάνιων γαιών έγινε σημείο ανάφλεξης μετά τους περιορισμούς των εξαγωγών της Κίνας τον Απρίλιο, οι οποίοι έπληξαν έμμεσα την Ευρώπη μέσω περιορισμών που στοχεύουν τις ΗΠΑ.
Ο τομέας των λέιζερ, ο οποίος ήδη εξαρτάται από υλικά με προσμίξεις σπάνιων γαιών, επηρεάστηκε γρήγορα. Είναι ενδιαφέρον ότι τα στοιχεία σπάνιων γαιών αξίας μόνο μερικών εκατοντάδων ευρώ αποτελούν τον πυρήνα των συστημάτων λέιζερ, τα οποία μπορούν να αξίζουν πάνω από εκατοντάδες χιλιάδες!
«Η διασφάλιση της διαθεσιμότητας επαρκών κρυστάλλων και ινών λέιζερ και ο έλεγχος της επεξεργασίας τους είναι ζωτικής σημασίας όχι μόνο για την ανταγωνιστικότητα και την ανεξαρτησία της γερμανικής και της ευρωπαϊκής οικονομίας, αλλά και για την ασφάλειά μας», δήλωσε ο Marc Eichhorn, διευθυντής του Ινστιτούτου Fraunhofer για την Οπτρονική, τις Τεχνολογίες Συστημάτων και την Αξιοποίηση Εικόνας IOSB.
Αλλάζοντας τον τρόπο που παράγονται τα λέιζερ
Οι κρύσταλλοι λέιζερ ενισχύουν το φως χρησιμοποιώντας αποθηκευμένη οπτική ενέργεια και το απελευθερώνουν σε σταθερά μήκη κύματος ανάλογα με την προσμίξη τους με σπάνιες γαίες. Όταν όμως δεν μπορούν να παραχθούν συγκεκριμένα μήκη κύματος, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μη γραμμικά οπτικά (NLO) υλικά για να μετατρέψουν το φως λέιζερ σε άλλα μήκη κύματος.
Αυτός ο χειρισμός μήκους κύματος επεκτείνει τις εφαρμογές σε τομείς όπως η μικροσκοπία, η περιβαλλοντική παρακολούθηση και η ιατρική διαγνωστική. Η ποιότητα αυτών των κρυστάλλων είναι κρίσιμη, καθώς οι ακαθαρσίες ή οι κακές θερμικές ιδιότητες μπορούν να υποβαθμίσουν την απόδοση σε υψηλές εξόδους.
«Εκτός από την πρόσμιξη, η οπτική ποιότητα και η απορρόφηση, καθώς και οι ιδιότητες θερμικής αγωγιμότητας και πόλωσης των κρυστάλλων, παίζουν καθοριστικό ρόλο στην απόδοσή τους», δήλωσε ο Eichhorn.
Οι επιστήμονες του Fraunhofer προσομοιώνουν διαφορετικές συνθέσεις, βελτιώνουν τις συνθήκες ανάπτυξης και χρησιμοποιούν περίθλαση ακτίνων Χ για την αξιολόγηση της δομής. Ο στόχος τους είναι να αυξήσουν το όριο βλάβης των κρυστάλλων που εκτίθενται σε ακτινοβολία λέιζερ υψηλής έντασης.
«Απαιτείται μεγάλη εμπειρία. Πολλές διαδικασίες δεν μπορούν να αυτοματοποιηθούν», δήλωσε η Christelle Kieleck, επικεφαλής του τμήματος Τεχνολογίας Λέιζερ του Fraunhofer IOSB.
Φως λέιζερ προσαρμοσμένο από τη νέα τεχνολογία υαλοβάμβακα
Πέρα από τους κρυστάλλους, το Fraunhofer εργάζεται επίσης σε νέα εξαρτήματα οπτικών ινών. Αυτές περιλαμβάνουν ίνες λέιζερ χαλαζία και φθορίου με πρόσμιξη σπάνιων γαιών, σχεδιασμένες για συμπαγή και αποτελεσματική απόδοση.
Στοχεύουν στη χρήση τους σε όλα, από βιομηχανικά εργαλεία λέιζερ έως χειρουργικό εξοπλισμό.
«Στη νέα μας τοποθεσία στο Oberkochen, θα παράγουμε εσωτερικά προσαρμοσμένες και στιβαρές ίνες υψηλής απόδοσης για λέιζερ με χαμηλές απαιτήσεις όγκου, βάρους και ενέργειας», δήλωσε ο Kieleck.
Η ομάδα Fraunhofer IOSB θα παρουσιάσει τις καινοτομίες της στην εμπορική έκθεση LASER World of PHOTONICS του Μονάχου από τις 24 έως τις 27 Ιουνίου.
www.worldenergynews.gr
