Физики Казанского федерального университета вместе с американскими коллегами из компании по производству оптических волокон OFS поняли, как водород и влага проникает через углеродный слой, защищающий оптическое волокно. Результаты исследования опубликованы в Journal of Raman Spectroscopy.

Оптоволокно используют, например, в качестве сенсоров для измерения температуры, давления и механических напряжений. Кроме того, оптические волокна часто используются в качестве распределенных спектроскопических и акустических детекторов для зондирования нефтяных скважин. В экстремальных условиях на поверхности оптоволокна появляются трещины. При высоких температурах и давлениях водород и влага быстро проникают внутрь материала, и его прозрачность и, как следствие, другие характеристики, ухудшается.

Физики выяснили, почему это происходит. При помощи гигантского комбинационного рассеяния света (ГКРС) ученые доказали, что в защитном слое оптических волокон присутствуют аллотропические соединения углерода (углеродные нанотрубки, фуллерены, графены). Такие наноструктуры могут играть роль дополнительных каналов для проникновения водорода и влаги к сердцевине оптических волокон, ухудшая прозрачность для световых сигналов.

Результаты исследования помогут оптимизировать технологические процессы создания оптических волокон с защитным углеродным слоем, чтобы их можно было использовать в геологоразведке нефтяных скважин.