Rápido, a comunicação precisa em todo o mundo é possível por meio de cabos de fibra óptica, mas tão bons como eles são, eles não são perfeitos. Agora, pesquisadores da Penn State e AGC Inc. no Japão sugerem que o vidro de sílica usado para esses cabos teria menos perda de sinal se fosse fabricado sob alta pressão.

"A perda de sinal significa que temos que usar amplificadores a cada 80 a 100 quilômetros (50 a 62 milhas), "disse John C. Mauro, professor de ciência e engenharia de materiais, Estado de Penn. "Depois dessa distância, o sinal não seria detectado corretamente. Entre continentes ou oceanos, isso se torna um grande negócio. "

As fibras de vidro perdem a força do sinal devido ao espalhamento de Rayleigh - espalhamento de luz que vem de flutuações na estrutura atômica do vidro.

"Copo, em escala atômica, é heterogêneo, "disse Mauro." Tem uma porosidade aberta em escala atômica que ocorre ao acaso. "

Os fios dos cabos de fibra ótica são feitos de vidro de sílica de altíssima pureza.

"Historicamente, o maior avanço foi a descoberta que levou à fibra óptica original - como se livrar da água do vidro, "disse Mauro.

Normalmente o vidro tem muita água que absorve o sinal nas frequências comumente usadas para telecomunicações. Usando uma forma modificada de deposição de vapor químico, as fibras podem ser feitas sem água. Mas, como quase todo vidro, as fibras ópticas são fabricadas à pressão ambiente.

Mauro e sua equipe usaram simulações moleculares para investigar os efeitos da pressão na fabricação de fibras ópticas. Eles relataram seus resultados em npj Materiais Computacionais . As simulações mostraram que usando a têmpera de pressão do vidro, a perda de espalhamento de Rayleigh pode ser reduzida em mais de 50%.

O tratamento com pressão do vidro tornaria o material mais homogêneo e diminuiria os orifícios microscópicos na estrutura. Isso criaria um material de densidade média mais alta com menos variabilidade.

"Estávamos procurando os processos independentes que podem controlar a média e a variância, "disse Mauro." Percebemos que a dimensão da pressão não havia sido explorada anteriormente. "

O trabalho de Mauro é uma simulação molecular, mas Madoka Ono dos Laboratórios de Integração de Materiais da AGC Inc., que é professor associado do Instituto de Pesquisa para Ciência Eletrônica da Universidade de Hokkaido no Japão, testou peças a granel de vidro de sílica e descobriu que os resultados correspondiam à simulação.

"A pressão ideal que encontramos foi de 4 gigapascais, "disse Mauro." Mas ainda há um desafio de processo que precisa ser enfrentado. "

Para fabricar fibra óptica sob pressão, o vidro precisaria ser formado e resfriado sob pressão enquanto está na fase de transição do vidro - as temperaturas quando o vidro é pegajoso, não um sólido e não verdadeiramente líquido. Para fazer isso, seria necessária uma câmara de pressão capaz de 40, 000 atmosferas.