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Penn State、レンズに適した新種のガラスを開発

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April, 23, 2019, Unversity Park--ペンシルバニア州立大学の研究チームによると、酸化亜鉛を加えることで新しいゲルマノケイ酸塩ガラスができる。これは、新しいガラスファミリの発見である。
 研究チームは、純ゲルマニアガラスに匹敵する高屈折率の亜鉛ゲルマノシリケイト(ケイ酸塩)ガラスを開発した。サンプルは、高い透明性、優れたUV遮蔽特性を示し、ガラス成形能力も高く、レンズアプリケーションに適していることを示している。研究成果は、Non-Crystalline Solidsに発表された。
 ゲルマノケイ酸塩ガラスは、光増幅器、導波路、固体レーザの製造では重要である。
 「研究の動機は、高屈折率をもちながら工業スケールで加工できる新しいガラス合成物の必要性だった」と材料科学・光学教授、John Mauroは話している。
 ガラスの屈折率は、その用途を決める。
 「高屈折率の利点は、低肉厚レンズの設計ができることである」と博士課程学生、Ye Luoはコメントしている。
 しかし、ガラス合成では、高屈折率達成には、一般に、いくつか障害がある。酸化鉛は、これを達成できるが、毒性の原材料の使用が必要になる。高屈折率を促進する無鉛成分は、ガラスの形成が難しい、あるいは結晶化しがちであり、したがって、不透明になる。酸化鉛とガラス成分の他の構成物質の最適バランスを見つけることで,研究チームはこうした問題を回避した。
 酸化亜鉛は、研究サンプルでは、UV遮蔽特性を示した。Mauroによると、無機の日よけが酸化亜鉛ベースであることを考えれば、これは当然である。UV遮蔽により、酸化亜鉛を含むガラスは、自動車のウインドウ、メガネなど日常的なアプリケーションで利用できる。
 ガラスサンプルは、また、魅力的な形成特性を示した。「長いガラス」として、新しい合成物は広範な温度範囲で形成できるので、形成中の操作が著しく簡単になる。この特性、結晶化耐性、さらにゲルマニウムに比較して酸化亜鉛の低コスト、これら全てがこの新しいガラス合成物を量産製造で実用的選択する、と研究チームは考えている。
 研究チームは、酸化亜鉛混合ゲルマノケイ酸塩ガラスの特許を申請した。