Ni Pesach Benson • Setyembre 9, 2025
Jerusalem, 9 Setyembre, 2025 (TPS-IL) — Ang mga siyentipiko sa Israel ay nag-develop ng isang makabagong paraan upang balutin ang mga salamin ng baso sa mikroskopyo na tatlong-dimensyonal na istraktura nang direkta sa isang chip, isang proseso na kanilang tinatawag na “photonic origami,” ayon sa pahayag ng Tel Aviv University noong Martes. Ang teknikang ito, na maaaring magbukas ng daan para sa bagong henerasyon ng mga device para sa data-processing, sensing, at experimental physics, ay nagpapahintulot sa baso na mabuo sa ultra-smooth, mataas na performance na optical components sa isang sukat na dati ay inaakalang hindi maabot.
“Ang mga umiiral na 3D printers ay lumilikha ng mga magaspang na 3D na istraktura na hindi pantay-pantay sa optika at kaya hindi magamit para sa mataas na performance na optics,” sabi ni Propesor Tal Carmon, na nanguna sa pananaliksik sa School of Electrical Engineering, Fleischman Faculty of Engineering sa Tel Aviv University. “Gayundin sa paraang ang mga pabilog na pako ng isang pino ay naglalabas ng mga buto, ang aming laser-induced technique ay nagti-trigger ng eksaktong pagbaluktot sa ultra-payat na mga salamin ng baso at maaaring gamitin upang lumikha ng highly transparent, ultra-smooth na 3D microphotonic devices para sa iba’t ibang aplikasyon.”
Ayon sa pag-aaral, ang laser-induced folding process ng koponan ay nag-produce ng mga istraktura ng baso na hanggang 3 millimeters ang haba at 0.5 microns lang ang kapal — mga 200 beses na mas manipis kaysa sa buhok ng tao. Matagumpay na nabuo ng mga mananaliksik ang baso sa mga helix pati na rin sa mga concave at convex mirrors, na nakakamit ang mga surface na napakapantay — mas mababa sa isang nanometer ng pagkakaiba — kung saan ang liwanag ay nakakapag-reflect nang walang distorsyon. Ang mga natuklasan ay inilathala sa peer-reviewed journal na Optica.
“Katulad ng kung paano ang malalaking 3D printers ay maaaring gumawa ng halos anumang household item, ang photonic origami ay maaaring magbigay-daan sa iba’t ibang maliit na optical devices,” sabi ni Carmon. “Halimbawa, maaari itong gamitin upang lumikha ng micro-zoom lenses na maaaring pumalit sa limang hiwalay na camera na ginagamit sa karamihan ng smartphones o upang mag-fabricate ng microphotonic components na gumagamit ng liwanag sa halip ng kuryente — na makakatulong sa pagtulak sa paglipat patungo sa mas mabilis, mas maaasahang mga alternatibo sa tradisyonal na electronics sa ating mga computer.”
Ang pagtuklas ay nangyari sa aksidente. Hiniling ni Carmon sa graduate student na si Manya Malhotra na alamin ang lugar kung saan tumatama ang isang di-nakikitang laser sa isang piraso ng baso sa pamamagitan ng pagpapataas ng kapangyarihan hanggang ang materyal ay kumikinang. Sa halip na kuminang, nag-fold ang baso.
“Isang simpleng ngunit di-inaasahang sandali ito,” alaala ni Carmon. Si Malhotra ay naging ang pangunahing eksperto sa tinatawag na photonic origami ng grupo.
Ang pisika sa likod ng pagbaluktot ay kakaiba. Kapag ang isang bahagi ng baso sheet ay ininit gamit ang laser, pansamantalang naging likido ito. Ang tensyon sa ibabaw ay naging mas malakas kaysa sa grabedad, na humihila sa pinalambot na baso patungo sa isang baluktot eksaktong kung saan nakatuon ang laser.
Upang magamit ang teknika sa praktikal na mga setting, lumikha si lab engineer Ronen Ben Daniel ng manipis na mga layer ng silica glass sa mga silicon chip, na ini-etch upang palayain ang baso habang iniwan ang maliit na suporta. Gamit ang mga pulses mula sa isang carbon dioxide laser, ipinakita ng koponan na ang mga sheet ng baso ay maaaring baluktutin sa mas mababa sa isang millisecond, kumikilos sa 2 metro bawat segundo na may pag-accelerate na higit sa 2,000 metro bawat segundo squared. “Nakakatuwa na makita ang pagbaluktot ng silica sa ilalim ng mikroskopyo,” sabi ni Carmon. “Ang antas ng kontrol na mayroon kami sa 3D microphotonic architecture ay nagdulot ng kasiyahan — lalo na’t ito ay na-achieve gamit ang isang simpleng setup na may isang solong laser beam na nakatuon sa nais na baluktot.”
Nabendahan ng mga mananaliksik ang mga sheet na may kapal na hanggang 10 microns sa mga hugis mula sa right angles hanggang sa spirals, na may isang presisyon na 0.1 microradians. Isa sa kanilang pinakamahuhusay na demonstrasyon ay isang magaan, foldable na baso table na may concave mirror na itinayo sa base nito. Na-inspire ng isang teoretikal na proposal ni P.K. Lam ng Australian National University, ang device ay maaaring sa prinsipyo ay optically levitated upang suriin ang mga posibleng devasyon mula sa Newtonian gravity sa napakaliit na mga sukat — mga eksperimentong maaaring magbigay-liwanag sa mga cosmic puzzle tulad ng dark matter.
Ang mga potensyal na aplikasyon ay malawak. Ang photonic origami ay maaaring lumikha ng micro-zoom lenses na pumapalit sa mga multiple fixed-focus lenses na karaniwan nang makikita sa karamihan ng mga phones. Sa halip na gumamit ng limang hiwalay na camera para sa wide, standard, at telephoto shots, maaaring magampanan ng isang solong baluktutin na istraktura ng baso ang lahat ng mga functions na iyon.
Mga maliit, mataas na performance na optical devices ay maaaring i-integrate sa mga chips para sa medical diagnostics, environmental monitoring, at industrial sensing, kung saan ang sukat at presisyon ay mahalaga. Ang ultra-smooth micro-mirrors at waveguides na ginawa gamit ang photonic origami ay maaaring mag-improve sa fiber-optic networks, na nagpapahintulot ng mas compact, epektibo na data routing sa mga chips.
Sa larangan ng optical computing, ang pagbaluktot ng ultra-smooth na baso sa mga eksaktong 3D components ay maaaring makatulong sa pagbuo ng microphotonic circuits na gumagamit ng liwanag sa halip ng kuryente, na sumusuporta sa mas mabilis at mas epektibong data processing kumpara sa silicon-based electronics.
Ang foldable optics ay maaari ring i-integrate sa mga satellites, drones, o iba pang mga sistema kung saan mahalaga ang sukat, timbang, at kalakasan.
“Ang mataas na performance, 3D microphotonics ay hindi pa naipakita noon,” sabi ni Carmon. “Ang bagong teknikang ito ay nagdadala ng silica photonics — gamit ang baso upang gabayan at kontrolin ang liwanag — sa ikatlong dimensyon, na nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa mataas na performance, integrated optical devices.
