De nu ontwikkelde sensor zet het magneetveld eerst om in een elektrische trilling, die vervolgens kan worden gemeten met een fotodiode. Normaal gesproken is het magneetveld voor licht volstrekt oninteressant. Het magneetveld heeft namelijk een verwaarloosbare wisselwerking met in de natuur voorkomende materialen, zeker in vergelijking met het elektrisch veld van licht. Maar dat wordt anders als we praten over nanomaterialen, bijvoorbeeld voor onzichtbaarheidsmantels.
Deze mantels, die zelf onzichtbaar zijn, maken een voorwerp waar ze omheen worden geplaatst ook onzichtbaar. Dat komt omdat sommige nanomaterialen in tegenstelling tot natuurlijke materialen wél interactie hebben met de magneetvelden van licht. Het nauwkeurig in kaart brengen van die velden is volgens Kobus Kuipers, hoofd van het Center voor Nanophotonics bij het FOM-instituut AMOLF, dan ook cruciaal.
“Als je onzichtbaarheidsmantel klaar is, maar je ziet de structuur nog steeds, dan kan je zonder onze sensor niet uitvogelen waarom. Misschien is de fabricage op nanoniveau niet goed, of klopt je theorie niet. Met de sensor kan je de nanomaterialen zien zitten, en kan je kijken of ze werken.”
Prototypes
De sensor is gebaseerd op een principe dat de Duitse natuurkundige Heinrich Hertz meer dan 120 jaar geleden voor het eerst demonstreerde. Als een metalen ring in een wisselend magneetveld wordt geplaatst, zal er een wisselende stroom door de metalen ring gaan lopen. Door in de ring een kleine spleet te maken, kon Hertz de aanwezigheid van het wisselende magneetveld in radiogolven waarnemen als kleine vonkjes die over deze spleet sprongen. De Amsterdamse sensor werkt precies hetzelfde, maar omdat de golflengte van licht veel kleiner is dan die van radiogolven, is ook de sensor veel kleiner (duizend maal dunner dan een menselijke haar).
Morgen de onzichtbaarheidsmantel? Niet bepaald. Ondanks dat de kompasnaald erg bruikbaar is voor nanowetenschappers om eventuele mantels te testen, zijn er nog niet eens werkende prototypes. Maar volgens Kuipers zijn er nog zat andere toepassingen waar de sensor aan kan bijdragen, zoals een perfecte lens die zelfs losse atomen met zichtbaar licht in beeld kan brengen.
De onderzoeksresultaten van de AMOLF-onderzoekers zijn 1 oktober gepubliceerd op de website van het toonaangevende tijdschrift Science.
Lees meer op Kennislink: