Je leest:

Licht door een spleetje persen

Licht door een spleetje persen

Auteur: | 26 maart 2008

Natuurkundigen hebben een microscopische ‘luxaflex’ zonder bewegende onderdelen gemaakt. Een internationaal team met daarin de Amsterdamse hoogleraar Mischa Bonn werkte met een spleetje dat te klein is om licht door te laten. De onderzoekers weten het materiaal rond de spleet om te toveren in een antenne. Daardoor persen ze drie keer zoveel energie door het spleetje. De schakelbare afscherming heeft toepassingen in razendsnel materiaalonderzoek met korte lichtpulsen.

Voor natuurkundigen is licht een eindeloos veelzijdig werktuig. Elk materiaal reageert op zijn eigen manier op invallende lichtgolven. Uit die reactie is de samenstelling en het gedrag van kunstmatige stoffen af te leiden. Zo is het interessant om een molecuul kort tikje te geven met een lichtgolf en te kijken hoe het reageert. Een van de uitdagingen daarbij is het controleren van de lichtbron. Hoogleraar Mischa Bonn hielp een apparaatje ontwerpen dat razendsnel kan schakelen tussen licht doorlaten en blokkerenm zónder bewegende onderdelen. Het internationale team uit Exeter, Madrid, Zaragoza en Amsterdam beschrijft hun vinding in het vakblad Physical Review Letters van 28 maart.

De dunne spleet in het siliciumplaatje (onder) is met een breedte van 40 miljoenste meter te klein om terahertzstraling door te laten. Een korte pomppuls (boven) maakt elektronen vrij in het silicium. Via de groeven in het plaatje wordt het terahertzlicht naar en door het spleetje geleidt. Daardoor komt tot drie keer zoveel licht door het spleetje heen. bron: Stichting FOM.br />Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Golflengte

De nieuwe vinding gebruikt het gegeven dat licht maar moeilijk door een opening kan komen die veel kleiner is dan zijn eigen golflengte; de golf heeft domweg te weinig ruimte om zich door de opening te werken. Zo ook het notoir lastig te sturen terahertzlicht, met een golflengte rond de 300 micrometer (miljoenste meter). Veel materialen zijn juist gevoelig voor straling in het terahertzgebied, tussen infraroodstraling en radiogolven.

In hun experiment laten de onderzoekers zulk licht op een siliciumplaat vallen met daarin een spleetje van maar 40 micrometer breed. In het plaatje waren verder evenwijdige groeven gemaakt. Die leiden het deel van de terahertzgolf dat op de afscherming valt naar de opening, maar alleen als het silicium elektrisch geleidend is. Normaal heeft de halfgeleider silicium een flinke elektrische weerstand, maar een lichtbad van de juiste frequentie kan de vastgeplakte elektronen mobiel maken. Dat is ook het principe achter de siliciumzonnecel.

Bonn en collega’s ontdekten dat hun spleetje onder de juiste belichting tot drie keer zoveel terahertzgolven doorlaat. Daarmee hebben ze een razendsnel open en dicht te zetten filter in handen. Verder onderzoek moet het apparaatje nog efficiënter maken.

Een korte pomppuls maakt een plaatje silicium met daarin een dunne spleet geleidend. Binnenkomende golven terahertzstraling (tussen infraroodlicht en radiogolven in) surfen daardoor over het oppervlak en door het spleetje. De grafiek laat de toename in doorgegeven terahertzlicht zien. bron: Stichting FOM.br />Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Literatuur

Hendry, García-Vidal, Martín-Moreno, Gómez Rivas, Bonn, Hibbins en Lockyear: Optical Control over Surface-Plasmon-Polariton-Assisted THz Transmission through a Slit Aperture , Physical Review Letters, 28 maart 2008.

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 maart 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.