Rápido, es posible una comunicación precisa en todo el mundo a través de cables de fibra óptica, pero tan buenos como son, no son perfectos. Ahora, Investigadores de Penn State y AGC Inc. en Japón sugieren que el vidrio de sílice utilizado para estos cables tendría menos pérdida de señal si se fabricara a alta presión.

"La pérdida de señal significa que tenemos que usar amplificadores cada 80 a 100 kilómetros (50 a 62 millas), "dijo John C. Mauro, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, Penn State. "Después de esa distancia, la señal no se detectaría correctamente. A través de continentes o océanos eso se convierte en un gran problema ".

Las fibras de vidrio pierden fuerza de señal debido a la dispersión de Rayleigh, dispersión de luz que proviene de las fluctuaciones en la estructura atómica del vidrio.

"Vidrio, a escala atómica, es heterogéneo, ", dijo Mauro." Tiene una porosidad abierta en una escala atómica que se produce al azar ".

Los hilos de los cables de fibra óptica están hechos de vidrio de sílice de ultra alta pureza.

"Históricamente, el mayor avance fue el descubrimiento que condujo a la fibra óptica original:cómo deshacerse del agua en el vaso, "dijo Mauro.

Normalmente, el vidrio tiene mucha agua que absorbe la señal en las frecuencias comúnmente utilizadas para las telecomunicaciones. Usando una forma modificada de deposición química de vapor, las fibras podrían estar libres de agua. Pero, como casi todo el vidrio, Las fibras ópticas se fabrican a presión ambiente.

Mauro y su equipo utilizaron simulaciones moleculares para investigar los efectos de la presión al fabricar fibras ópticas. Informaron sus resultados en npj Materiales computacionales . Las simulaciones mostraron que usando enfriamiento a presión del vidrio, la pérdida por dispersión de Rayleigh podría reducirse en más del 50%.

El tratamiento a presión del vidrio haría que el material fuera más homogéneo y disminuiría los orificios microscópicos en la estructura. Esto crearía un material de densidad media más alta con menos variabilidad.

"Buscábamos procesos independientes que pudieran controlar la media y la varianza, ", dijo Mauro." Nos dimos cuenta de que la dimensión de la presión no había sido explorada previamente ".

El trabajo de Mauro es una simulación molecular, pero Madoka Ono de los laboratorios de integración de materiales de AGC Inc., quien es profesor asociado en el Instituto de Investigación de Ciencias Electrónicas de la Universidad de Hokkaido en Japón, probó piezas a granel de vidrio de sílice y descubrió que los resultados coincidían con la simulación.

"La presión óptima que encontramos fue de 4 gigapascales, ", dijo Mauro." Pero todavía hay un desafío de proceso que debe abordarse ".

Para fabricar fibra óptica a presión, el vidrio debería formarse y enfriarse bajo presión mientras está en la fase de transición vítrea:las temperaturas cuando el vidrio es pegajoso, no es un sólido ni realmente líquido. Para hacer esto, se necesitaría una cámara de presión capaz de 40, 000 atmósferas.