snel, nauwkeurige communicatie wereldwijd mogelijk via glasvezelkabels, maar hoe goed ze ook zijn, ze zijn niet perfect. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van Penn State en AGC Inc. in Japan suggereren dat het silicaglas dat voor deze kabels wordt gebruikt, minder signaalverlies zou hebben als het onder hoge druk zou worden vervaardigd.

"Signaalverlies betekent dat we elke 80 tot 100 kilometer versterkers moeten gebruiken, " zei John C. Mauro, hoogleraar materiaalkunde en techniek, Penn State. "Na die afstand het signaal zou niet goed worden gedetecteerd. Over continenten of over oceanen heen wordt dat een groot probleem."

Glasvezels verliezen signaalsterkte vanwege Rayleigh-verstrooiing - verstrooiing van licht dat afkomstig is van fluctuaties in de atomaire structuur van het glas.

"Glas, op atomaire schaal, is heterogeen, "zei Mauro. "Het heeft een open porositeit op atomaire schaal die willekeurig voorkomt."

De strengen in optische vezelkabels zijn gemaakt van ultrazuiver silicaglas.

"Historisch, de grootste doorbraak was de ontdekking die leidde tot de originele optische vezel - hoe het water in het glas te verwijderen, ' zei Mauro.

Normaal gesproken bevat glas veel water dat het signaal absorbeert op de frequenties die gewoonlijk worden gebruikt voor telecommunicatie. Met behulp van een gewijzigde vorm van chemische dampafzetting, de vezels zouden watervrij gemaakt kunnen worden. Maar, zoals bijna alle glas, optische vezels worden vervaardigd bij omgevingsdruk.

Mauro en zijn team gebruikten moleculaire simulaties om de effecten van druk te onderzoeken bij het maken van optische vezels. Ze rapporteerden hun resultaten in npj Computermaterialen . De simulaties toonden aan dat met behulp van drukdoving van het glas, het Rayleigh-verstrooiingsverlies kon met meer dan 50% worden verminderd.

Drukbehandeling van het glas zou het materiaal homogener maken en de microscopisch kleine gaten in de structuur verminderen. Dit zou een materiaal met een hogere gemiddelde dichtheid creëren met minder variabiliteit.

"We waren op zoek naar de onafhankelijke processen die gemiddelde en variantie kunnen beheersen, " zei Mauro. "We realiseerden ons dat de drukdimensie nog niet eerder was onderzocht."

Mauro's werk is een moleculaire simulatie, maar Madoka Ono van AGC Inc.'s Materials Integration Laboratories, die universitair hoofddocent is aan het Research Institute for Electronic Science aan de Hokkaido University in Japan, testte bulkstukken silicaglas en ontdekte dat de resultaten overeenkwamen met de simulatie.

"De optimale druk die we vonden was 4 gigapascal, "zei Mauro. "Maar er is nog een procesuitdaging die moet worden aangepakt."

Om optische vezel onder druk te vervaardigen, het glas zou moeten worden gevormd en onder druk gekoeld terwijl het zich in de glasovergangsfase bevindt - de temperaturen wanneer glas plakkerig is, niet vast en niet echt vloeibaar. Om dit te doen zou een drukkamer nodig zijn die in staat is tot 40, 000 sferen.