Rapide, une communication précise dans le monde entier est possible via des câbles à fibre optique, mais aussi bons soient-ils, ils ne sont pas parfaits. Maintenant, des chercheurs de Penn State et d'AGC Inc. au Japon suggèrent que le verre de silice utilisé pour ces câbles aurait moins de perte de signal s'il était fabriqué sous haute pression.

"La perte de signal signifie que nous devons utiliser des amplificateurs tous les 80 à 100 kilomètres (50 à 62 miles), " a déclaré John C. Mauro, professeur de science et génie des matériaux, État de Penn. « Après cette distance, le signal ne serait pas détecté correctement. À travers les continents ou à travers les océans, cela devient un gros problème."

Les fibres de verre perdent la force du signal à cause de la diffusion Rayleigh, c'est-à-dire la diffusion de la lumière qui provient des fluctuations de la structure atomique du verre.

"Un verre, à l'échelle atomique, est hétérogène, " a déclaré Mauro. " Il a une porosité ouverte à l'échelle atomique qui se produit de manière aléatoire. "

Les brins des câbles à fibres optiques sont fabriqués à partir de verre de silice de très haute pureté.

« Historiquement, la plus grande percée a été la découverte qui a conduit à la fibre optique originale - comment se débarrasser de l'eau dans le verre, " dit Mauro.

Normalement, le verre contient beaucoup d'eau qui absorbe le signal aux fréquences couramment utilisées pour les télécommunications. En utilisant une forme modifiée de dépôt chimique en phase vapeur, les fibres pourraient être rendues exemptes d'eau. Mais, comme presque tout le verre, les fibres optiques sont fabriquées à pression ambiante.

Mauro et son équipe ont utilisé des simulations moléculaires pour étudier les effets de la pression lors de la fabrication de fibres optiques. Ils ont rapporté leurs résultats dans npj Matériaux de calcul . Les simulations ont montré qu'en utilisant la trempe sous pression du verre, la perte de diffusion de Rayleigh pourrait être réduite de plus de 50 %.

Le traitement sous pression du verre rendrait le matériau plus homogène et diminuerait les trous microscopiques dans la structure. Cela créerait un matériau de densité moyenne plus élevée avec moins de variabilité.

"Nous recherchions les processus indépendants qui peuvent contrôler la moyenne et la variance, " a déclaré Mauro. "Nous avons réalisé que la dimension de la pression n'avait pas été explorée auparavant."

Le travail de Mauro est une simulation moléculaire, mais Madoka Ono des laboratoires d'intégration des matériaux d'AGC Inc., qui est professeur agrégé à l'Institut de recherche en sciences électroniques de l'Université d'Hokkaido au Japon, testé des morceaux de verre de silice en vrac et constaté que les résultats correspondaient à la simulation.

"La pression optimale que nous avons trouvée était de 4 gigapascals, ", a déclaré Mauro. "Mais il y a toujours un défi de processus qui doit être relevé."

Pour fabriquer de la fibre optique sous pression, le verre aurait besoin d'être formé et refroidi sous pression pendant qu'il est en phase de transition vitreuse - les températures lorsque le verre est collant, pas un solide et pas vraiment liquide. Pour ce faire, il faudrait une chambre de pression capable de 40, 000 atmosphères.