Ученые из США, Южной Кореи и Италии определили и разработали новый метод получения полимеров, которые могут использоваться в качестве линз для инфракрасного излучения. Статья ученых была опубликована в журнале Angewandte Chemie.

Впервые оранжевые пластиковые линзы для ИК-излучения были созданы пять лет назад, но тогда они оказались неприменимы для каких-либо практических целей. Затем команда ученых усовершенствовала этот полимерный материал на основе серы и смогла найти ему применение в создании линз, объективов и окон для приборов, регистрирующих ИК-излучение.

«Технология ИК-визуализации уже широко используется для военных целей, таких как ночное видение и ракеты с тепловым наведением, — рассказывает профессор кафедры химии и биохимии Университета Аризоны Джеффри Пьюн, который возглавляет лабораторию, разработавшую полимер. — Но для потребителей и транспортного сектора себестоимость ограничивает масштабирование производства таких изделий».

Новый способ получения этого материала, о котором ученые рассказывают в своей работе, может сделать инфракрасные стекла и линзы более дешевыми и расширить спектр их применений. Новое поколение полимеров более прочное и термостойкое, чем соединения, созданные пять лет назад. Тогда они изготовлялись с использованием германия — дорогого, тяжелого, редкого и токсичного металла.

Теперь же ИК-прозрачные материалы состоят из молекул полимера с внедренными в него атомами серы. Благодаря дисульфидным связям такие полимеры и приобретают отличительные оптические свойства. Но с другой стороны, они уменьшают прочность и термостойкость материала. Кроме того, включение дополнительных органических молекул для придания материалу прочности привело к снижению прозрачности, поскольку почти все органические молекулы поглощают в ИК-диапазоне.

В новой работе исследователи нашли способ это исправить. Они создали компьютерную модель, чтобы найти органические молекулы, которые бы повышали прочность и термостойкость полимера, но не поглощали в инфракрасном диапазоне. Так как количество органических соединений исчисляется десятками миллионов, перебрать их все вручную не представляется возможным. Новая компьютерная модель нашла несколько кандидатов, которые были успешно испытаны в лаборатории. Одним из них оказалась сложная молекула на основе каркасной структуры, называемой норборнадиеном.

Главная особенность новых материалов, по словам ученых, заключается в том, что их можно производить при более низких температурах, чем стекла на основе германия, поэтому процесс их получения оказывается дешевле.