Rapido, una comunicazione accurata in tutto il mondo è possibile tramite cavi in ​​fibra ottica, ma per quanto buoni, non sono perfetti. Ora, ricercatori di Penn State e AGC Inc. in Giappone suggeriscono che il vetro di silice utilizzato per questi cavi avrebbe una minore perdita di segnale se fosse prodotto ad alta pressione.

"La perdita di segnale significa che dobbiamo usare amplificatori ogni 80-100 chilometri (50-62 miglia), " ha detto Giovanni C. Mauro, professore di scienze e ingegneria dei materiali, Penn State. "Dopo quella distanza, il segnale non verrebbe rilevato correttamente. Attraverso i continenti o attraverso gli oceani questo diventa un grosso problema".

Le fibre di vetro perdono la potenza del segnale a causa della dispersione di Rayleigh, dispersione della luce che deriva dalle fluttuazioni nella struttura atomica del vetro.

"Bicchiere, su scala atomica, è eterogeneo, " ha detto Mauro. "Ha una porosità aperta su scala atomica che si verifica in modo casuale".

I trefoli dei cavi in ​​fibra ottica sono realizzati in vetro di silice ad altissima purezza.

"Storicamente, la più grande scoperta è stata la scoperta che ha portato alla fibra ottica originale:come eliminare l'acqua nel vetro, " disse Mauro.

Normalmente il vetro ha molta acqua che assorbe il segnale alle frequenze comunemente usate per le telecomunicazioni. Utilizzando una forma modificata di deposizione chimica da vapore, le fibre potrebbero essere rese libere dall'acqua. Ma, come quasi tutto il vetro, le fibre ottiche sono prodotte a pressione ambiente.

Mauro e il suo team hanno utilizzato simulazioni molecolari per studiare gli effetti della pressione durante la produzione di fibre ottiche. Hanno riportato i loro risultati in npj Materiali di calcolo . Le simulazioni hanno mostrato che utilizzando la tempra a pressione del vetro, la perdita di diffusione di Rayleigh potrebbe essere ridotta di oltre il 50%.

Il trattamento a pressione del vetro renderebbe il materiale più omogeneo e diminuirebbe i microscopici fori nella struttura. Ciò creerebbe un materiale a densità media più elevata con una minore variabilità.

"Cercavamo i processi indipendenti in grado di controllare la media e la varianza, " ha detto Mauro. "Ci siamo resi conto che la dimensione della pressione non era stata esplorata in precedenza".

Il lavoro di Mauro è una simulazione molecolare, ma Madoka Ono dei laboratori di integrazione dei materiali di AGC Inc., che è professore associato presso l'Istituto di ricerca per la scienza elettronica dell'Università di Hokkaido in Giappone, testato pezzi sfusi di vetro di silice e ha scoperto che i risultati corrispondevano alla simulazione.

"La pressione ottimale che abbiamo trovato era di 4 gigapascal, ", ha detto Mauro. "Ma c'è ancora una sfida di processo che deve essere affrontata".

Per produrre fibra ottica sotto pressione, il vetro dovrebbe essere formato e raffreddato sotto pressione mentre è nella fase di transizione vetrosa:le temperature quando il vetro è appiccicoso, non un solido e non veramente liquido. Per fare ciò sarebbe necessaria una camera a pressione capace di 40, 000 atmosfere.