A transmissão de dados de fibra óptica pode ser significativamente melhorada pela produção das fibras, feito de vidro de sílica, sob alta pressão, pesquisadores do Japão e dos EUA relatam no jornal npj materiais computacionais .

Usando simulações de computador, pesquisadores da Universidade de Hokkaido, A Universidade Estadual da Pensilvânia e seus colaboradores da indústria mostram teoricamente que a perda de sinal das fibras de vidro de sílica pode ser reduzida em mais de 50 por cento, que pode estender drasticamente a distância, os dados podem ser transmitidos sem a necessidade de amplificação.

"Melhorias no vidro de sílica, o material mais importante para comunicação óptica, pararam nos últimos anos devido à falta de compreensão do material no nível atômico, "diz o professor associado Madoka Ono do Instituto de Pesquisa de Ciência Eletrônica (RIES) da Universidade de Hokkaido." Nossas descobertas podem agora ajudar a orientar futuros experimentos físicos e processos de produção, embora seja tecnicamente desafiador. "

As fibras ópticas revolucionaram a largura de banda alta, comunicação de longa distância em todo o mundo. Os cabos que transportam todas essas informações são feitos principalmente de fios finos de vidro de sílica, ligeiramente mais grosso que um cabelo humano. O material é forte, flexível e muito bom na transmissão de informações, na forma de luz, a baixo custo. Mas o sinal de dados esgota-se antes de chegar ao seu destino final devido à dispersão da luz. Amplificadores e outras ferramentas são usados ​​para conter e retransmitir as informações antes que se espalhem, garantindo que seja entregue com sucesso. Os cientistas estão tentando reduzir a dispersão da luz, chamado espalhamento de Rayleigh, para ajudar a acelerar a transmissão de dados e aproximar-se da comunicação quântica.

Ono e seus colaboradores usaram vários métodos computacionais para prever o que acontece com a estrutura atômica do vidro de sílica sob alta temperatura e alta pressão. Eles encontraram grandes vazios entre os átomos de sílica que se formam quando o vidro é aquecido e, em seguida, resfriado, que é chamado de têmpera, sob baixa pressão. Mas quando esse processo ocorre em 4 gigapascals (GPa), a maioria dos grandes vazios desaparece e o vidro assume uma estrutura de rede muito mais uniforme.

Especificamente, os modelos mostram que o vidro passa por uma transformação física, e anéis menores de átomos são eliminados ou "podados", permitindo que anéis maiores se unam mais intimamente. Isso ajuda a reduzir o número de grandes vazios e o tamanho médio dos vazios, que causam dispersão de luz, e diminuir a perda de sinal em mais de 50 por cento.

Os pesquisadores suspeitam que melhorias ainda maiores podem ser alcançadas usando uma taxa de resfriamento mais lenta e pressão mais alta. O processo também pode ser explorado para outros tipos de vidro inorgânico com estruturas semelhantes. Contudo, fabricar fibras de vidro sob tais pressões em escala industrial é muito difícil.

"Agora que sabemos a pressão ideal, esperamos que esta pesquisa ajude a impulsionar o desenvolvimento de dispositivos de fabricação de alta pressão que podem produzir este vidro de sílica ultra-transparente, "Ono diz.