211service.com
Slimme vezels
Krachtige lasers, die door het lichaam worden geslingerd in dunne optische vezels, kunnen snel en nauwkeurig tumoren afbranden die de slokdarm, darmen of bronchiën bekleden. Maar er is een risico: als de vezelwanden falen, kan de laserlichtstraal ontsnappen en gezond weefsel beschadigen.
Nu hebben MIT-onderzoeker Yoel Fink, universitair hoofddocent materiaalkunde, en MIT-onderzoeker Mehmet Bayindir optische vezels bedacht die zijn bedraad met hun eigen warmtegevoelige elektronica, die kunnen worden gebruikt om ontwikkelende defecten te volgen terwijl de laser in gebruik is - op tijd om het uit te schakelen voordat er een storing optreedt. *
Die gevoeligheid zou mogelijk enorme schade aan gezonde organen kunnen voorkomen, zegt Henry Du, onderzoeker op het gebied van optische vezels en hoofd van chemische, biomedische en materiaalkunde aan het Stevens Institute of Technology in Hoboken, NJ.
Dit is een van de weinige voorbeelden van mooi universitair onderzoek dat is vertaald naar toepassingen waar een enorm verschil is gemaakt, in de zorg, zegt Du.
Foutdetectie, vooral bij hoog vermogen, waarbij je het moet uitschakelen als het faalt, is absoluut een goed idee, beaamt de natuurkundige Jim Harrington van Rutgers University, voormalig voorzitter van de International Society for Optical Engineering.
Optische vezels met geïntegreerde elektronica kunnen niet alleen gevoelig worden gemaakt voor warmte, zoals bij lasertoepassingen, maar ook voor licht, trillingen en misschien chemicaliën, zegt Fink. Verder in de toekomst zouden slimme vezels, die in staat zijn om te voelen, informatie te verwerken en gegevens op te slaan, in weefsel kunnen worden geweven.
De vezels van Fink geleiden een krachtige laser door een holle kern die is bekleed met een hoogwaardige spiegel. Om beginnende breuken te detecteren, hebben onderzoekers in het laboratorium van Fink de spiegel omgeven met een halfgeleidend materiaal waarvan de elektrische geleidbaarheid verandert met de temperatuur. Deze veranderingen in geleidbaarheid kunnen worden gedetecteerd door metalen draden die over de lengte van de vezel lopen. Wanneer de geleidbaarheid abrupt verandert, signaleren de draden de fout en kan een controller de laser automatisch uitschakelen.
Om de vezels te vervaardigen, die iets meer dan een millimeter dik zijn, begint Fink met een cilindrische voorvorm die de exacte geometrie heeft van de voltooide vezel, maar veel dikker is. Deze vorm wordt vervolgens verwarmd en uitgerekt tot een veel langere, dunnere vezel. Een voorvorm van 30 centimeter lang kan een vezel van een kilometer lang maken.
De uitdaging bij het maken van de vezel, zegt Fink, was het vinden of maken van materialen die konden worden gesmolten en uitgerekt zonder te scheiden.
Tot nu toe heeft de groep alleen aangetoond dat de zelfbewakende vezel werkt met mid-infrarode golflengten van licht. Toekomstige toepassingen, zoals voor op laser gebaseerde boren voor tandheelkundige toepassingen of lasers voor het uitharden van epoxy, zullen andere golflengten moeten gebruiken.
Andere krachtige lasers, zoals die gebruikt worden om metaal te snijden en te lassen in de automobielindustrie, zullen vezels nodig hebben die veel meer vermogen aankunnen dan de huidige, zegt Fink.
Maar de huidige toepassingen zijn volgens Du veelbelovend genoeg. Ik twijfel er niet aan dat de vezels succesvol zullen zijn en op grote schaal zullen worden toegepast, zegt hij.
* Dit verhaal is gewijzigd op maandag 21 november 2005. Oorspronkelijk luidde deze zin: Nu heeft MIT-onderzoeker Yoel Fink, universitair hoofddocent materiaalkunde, optische vezels bedacht die zijn bedraad met hun eigen warmtegevoelige elektronica, die kunnen worden gebruikt om Houd de ontwikkeling van defecten in de gaten terwijl de laser in gebruik is - op tijd om deze uit te schakelen voordat er een storing optreedt. In feite is het werk, gedaan in het laboratorium van Yoel Fink, bedacht en geïnitieerd door MIT-onderzoeker Mehmet Bayindir.