I materiali vetrosi calcogenuri sono una classe unica di composti amorfi composti principalmente da elementi calcogenici come zolfo (S), selenio (Se) e tellurio (Te), spesso combinati con altri elementi come arsenico (As), germanio (Ge) e antimonio (Sb). Questi materiali presentano eccezionali proprietà ottiche, elettriche e termiche, che li rendono indispensabili per applicazioni avanzate di fotonica, ottica a infrarossi e memorie a cambiamento di fase.
Il nostro portafoglio di materiali in vetro calcogenuro
| Solfuri | Seleniuri | Tellururi |
|---|---|---|
| Al2S3 | Ag2Se, Al2Se3 | Bi2Te3, BiSbTe |
| Bi2S3 | Bi2Se3, BiTeSe | CdTe |
| CdS, Ce2S3, CoS2, Cu2S | CaSe, CdSe | GaTe, Ga2Te3 |
| FeS, FeS2 | EuSe | GeTe, Ge2Te3, GeSbTe |
| HfS2 | GeSe2 | HfTe2 |
| In2S3 | HfSe2 | Li2Te |
| Ga2S3, GeS, GeS2 | Li2Se | In2Te3 |
| Li2S | MoSe2 | MoTe2 |
| MoS2 | NbSe2 | NbTe2 |
| SiS2, SnS2 | PbSe | PbTe |
| TaS2, TiS2 | SnSe, SnSe2 | SnTe |
| WS2 | WSe2 | WTe2 |
| ZnS, ZrS2 | ZnSe, ZrSe2 | ZnTe, ZrTe2 |
Vetro calcogenuro vs. germanio: Cosa li distingue?
Rispetto al germanio, il vetro calcogenuro offre diversi vantaggi ottici. Presenta una finestra di trasmissione infrarossa molto più ampia, soprattutto nell’intervallo 2-20 μm, mentre il germanio diventa opaco oltre i ~14 μm. Inoltre, il vetro calcogenuro ha un indice di rifrazione più elevato (1,7-2,4) e una dispersione significativamente più bassa, che lo rende molto adatto alla correzione dell’aberrazione cromatica e alla progettazione di ottiche atermiche.
Inoltre, il vetro calcogenuro mostra eccezionali proprietà ottiche non lineari grazie ai suoi costituenti polarizzabili, consentendo applicazioni nella generazione di supercontinuum e nei dispositivi fotonici sintonizzabili, capacitàche il germanio non possiede. La sua stabilità termica e chimica in ambienti difficili, insieme alla compatibilità con lo stampaggio di precisione, rafforzano ulteriormente la sua posizione nell’ottica a infrarossi e nei componenti IR prodotti in serie, superando il germanio in versatilità e convenienza per molti sistemi ottici.
Come materiale a cambiamento di fase, il vetro calcogenuro presenta transizioni reversibili tra stati amorfi e cristallini, accompagnate da variazioni significative della resistenza elettrica e dell’indice di rifrazione. Offre un elevato contrasto ottico, una rapida velocità di commutazione (nell’ordine dei nanosecondi), non volatilità ed eccellente resistenza ai cicli. Queste proprietà lo rendono particolarmente adatto ad applicazioni avanzate come la memoria non volatile ad alta velocità, i dispositivi fotonici sintonizzabili, l’imaging a infrarossi e le tecnologie stealth, dimostrando il suo valore unico nei sistemi optoelettronici integrati che combinano controllo, memorizzazione e reattività.

Applicazioni dei materiali in vetro calcogenuro
Il vetro calcogenuro offre un’elevata trasparenza ottica e una bassa dispersione, che lo rendono ideale per le fibre ottiche a infrarossi. La sua capacità di trasmettere segnali oltre le lunghezze d’onda di 3 μm lo rende essenziale nelle comunicazioni ottiche a lunga lunghezza d’onda. È inoltre ampiamente utilizzato nelle guide d’onda ottiche e nei componenti dei sistemi di comunicazione.
Il vetro calcogenuro è un materiale promettente per i laser a stato solido, grazie alla sua elevata soglia di danno laser e alle sue eccellenti proprietà ottiche. È utilizzato nei laser ad alta potenza e ultraveloci, compresi i modulatori ottici per la comunicazione ottica avanzata e la spettroscopia.
Grazie all’eccellente trasmittanza infrarossa, il vetro calcogenuro viene utilizzato per produrre lenti, finestre, specchi e sistemi di imaging IR. Svolge un ruolo fondamentale nelle tecnologie di imaging a infrarossi, spettroscopia e rilevamento termico.
Il vetro calcogenuro è utilizzato nell’ottica biomedica per l’imaging a fluorescenza, il tracciamento delle cellule e la spettroscopia Raman potenziata in superficie. Le sue fibre trovano applicazione anche nella terapia fototermica e nella terapia fotodinamica. Inoltre, mostra un potenziale nelle applicazioni di drug delivery e biosensing.
I materiali in vetro calcogenuro sono all’avanguardia nel campo dell’ottica e della fotonica a infrarossi, in quanto offrono trasparenza, sintonia e flessibilità di progettazione senza pari in un ampio spettro di infrarossi.
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