El científico de materiales Nobuhiko Kobayashi no estaba muy seguro de por qué el astrónomo que conoció en una cata de vinos hace varios años estaba tan interesado en su investigación. pero a medida que aprendió más sobre los espejos telescópicos, empezó a tener sentido.

"Resulta que mejorar el rendimiento de los espejos se trata de materiales de película delgada, y eso es lo que hago. Entonces me enganché "dijo Kobayashi, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería Baskin de la UC Santa Cruz.

El astrónomo fue Joseph Miller, ex director de Observatorios UC (UCO), cuyo interés condujo a una próspera colaboración entre Kobayashi y los astrónomos de UC Santa Cruz Andrew Phillips y Michael Bolte. Con financiación de la National Science Foundation y el apoyo de la actual directora de la UCO, Claire Max, Los investigadores están desarrollando nuevos recubrimientos protectores para grandes espejos de telescopios basados ​​en plata mediante la adaptación de una técnica ampliamente utilizada en la industria de la microelectrónica.

Según Phillips, La mayoría de los espejos de telescopios astronómicos utilizan aluminio para la capa reflectante. a pesar de las propiedades reflectantes superiores de la plata. "La plata es el material más reflectante, pero es delicado trabajar con él, y se empaña y se corroe fácilmente, ", dijo." Necesitas capas de barrera en la parte superior que puedan evitar que cualquier cosa llegue a la plata sin alterar las características ópticas del espejo ".

Los telescopios existentes podrían aumentar sustancialmente su eficiencia al recubrir sus espejos con plata en lugar de aluminio. "Es, con mucho, la forma más barata de hacer que nuestros telescopios sean efectivamente más grandes, ", dijo Bolte." La razón por la que queremos telescopios más grandes es para recolectar más luz, así que si tus espejos reflejan más luz, es como agrandarlos ".

La nueva tecnología de recubrimiento que se está desarrollando en UC Santa Cruz podría hacerlo factible. Los investigadores están utilizando una técnica llamada deposición de capa atómica (ALD), que forma gradualmente una fina película de material, una capa molecular a la vez, con excelente uniformidad, control de espesor, y conformidad con la superficie del sustrato. En un estudio piloto, ALD proporcionó recubrimientos protectores mucho mejores para muestras de espejos de plata que las técnicas tradicionales de deposición física.

"La deposición de la capa atómica funciona significativamente mejor, ", Dijo Phillips." El problema es que los sistemas utilizados en la industria electrónica están diseñados para obleas de silicio, por lo que son demasiado pequeños para un espejo de telescopio ".

Los resultados del estudio piloto, que utilizó un sistema ALD en el laboratorio de Kobayashi diseñado para microelectrónica, convenció al equipo de diseñar un sistema más grande que pudiera acomodar espejos telescópicos. Solicitaron una patente sobre su concepto y encontraron un proveedor de equipos dispuesto a trabajar con ellos para construir el sistema. El vendedor, Industrias de Materiales Estructurados (SMI) en Piscataway, New Jersey, fabrica sistemas de deposición de película fina para la industria de la microelectrónica.

"Les dimos el concepto y nuestros requisitos, e hicieron el trabajo de diseño de ingeniería y fabricación, "Dijo Kobayashi.

El nuevo sistema fue entregado a su laboratorio en julio y ha funcionado bien en las pruebas iniciales. Los investigadores utilizarán el sistema para demostrar que funciona para espejos de telescopios y otros sustratos grandes y para continuar perfeccionando los recubrimientos. El sistema puede acomodar un espejo de hasta 0,9 metros de diámetro, y no hay ninguna razón por la que el diseño no pueda ampliarse para adaptarse a espejos o segmentos de espejo aún más grandes, Phillips dijo. Los espejos primarios de 10 metros de los telescopios gemelos Keck en Hawái están compuestos por segmentos hexagonales de 1,8 metros de ancho, y los segmentos de espejo para el telescopio de treinta metros (TMT) tendrán 1,4 metros de ancho.

Según Bolte, el deseo de utilizar plata en los segmentos de los espejos TMT es uno de los principales impulsores de su investigación sobre nuevas tecnologías de revestimiento. Pero espera que la tecnología también se utilice para recubrir los espejos de los telescopios existentes. Un espejo revestido de aluminio dura entre tres y cinco años antes de que necesite ser repintado. un proceso que deja temporalmente fuera de servicio al telescopio.

"Odiamos perder tiempo con el telescopio, y perdemos muchas noches repintando segmentos en Keck, ", Dijo Phillips." Nos gustaría tener una capa de plata que podría durar de cinco a diez años ".

En este punto, los investigadores están utilizando un proceso de deposición física para colocar la capa de plata en los espacios en blanco del espejo junto con una capa de barrera inicial para proteger la plata mientras el espejo se transfiere al sistema ALD. La deposición de la capa atómica se utiliza luego para las capas de barrera finales.

"Ahora, es un proceso híbrido, pero también estamos siguiendo el desarrollo de la deposición de la capa atómica para el recubrimiento de plata, "Dijo Phillips.

Bolte dijo que la nueva tecnología podría tener un gran impacto en astronomía, de la misma manera que la llegada de los detectores digitales para reemplazar las placas fotográficas dio nueva vida a los pequeños telescopios en todo el mundo hace varias décadas. "Este es el último truco que tenemos para hacer que los telescopios existentes sean más eficientes, ", dijo." Realmente podría hacer una gran diferencia ".