Je leest:

Vloeibaar kristal speelt met licht

Vloeibaar kristal speelt met licht

Licht is de informatiedrager van de toekomst. In glasvezelnetwerken past meer informatie die ook nog eens sneller reist dan in de oude telefoonkabels. Onderzoekers van de universiteit van Harvard hebben nu een schakelkastje ontworpen van glas en LCD-cellen. Daarmee kunnen ze licht op commando uit elkaar rafelen of ongehinderd doorlaten.

Het onderzoeksteam van prof. David Weitz is erin geslaagd om vloeibaar kristal in cellen te vatten. Dat is niet nieuw – maar het mooie van Weitz’s uitvinding is, dat de cellen allemaal dezelfde grootte hebben – een paar micrometer (miljoenste meter) groot. Daarom rangschikken ze zich als de raten in een bijenkorf. Die regelmatige opbouw betekent dat de cellen licht kunnen breken als ieder ander regelmatig rooster. Maar dit rooster kan uit en aan worden geschakeld!

De cellen met vloeibaar kristal hebben allemaal dezelfde grootte en vormen zeshoeken. Dat is immers de regelmatige vorm die het grootste oppervlak bij de kleinste omtrek heeft. Daarom is die vorm ideaal om een vlak mee op te vullen. bron: Experimental Soft Matter Group, universiteit van Harvard

Dat vloeibaar kristal interessant spul is, weet iedereen met een laptop. Een dunne laag cellen van dat materiaal bovenop een setje transistors en kleine gekleurde LEDs (Light Emitting Diodes) maakt een heel aardig en licht beeldscherm. Vloeibaar kristal bestaat uit moleculen die licht breken. Bovendien reageren de moleculen goed op elektrische velden: met de juiste spanning kun je ze dus allemaal dezelfde kant op laten wijzen. Je kunt dus met de druk op een knop bepalen hoe je vloeibare kristal het licht beïnvloedt: in de ene stand merkt het licht de kristallen nauwelijks op, in de andere wordt het in andere richtingen gedwongen.

Het schakelbare materiaal heeft volgens Weitz veel verschillende toepassingen. Om te beginnen kan het in een glasvezelnetwerk kanalen in twee richtingen splitsen. Een elektronisch apparaat dat hetzelfde doet, zet het licht uit de glasvezels eerst om in elektriciteit. Daarna scheidt het de signalen en zet die weer om in licht. Omdat elektrische stroompjes zoveel trager zijn dan licht, gaat hierbij veel tijd verloren. Op basis van Weitz’ apparaat kan een veel snellere schakeling worden gebouwd.

Het schakelbare rooster is niet alleen bruikbaar in de telecommunicatie. Weitz denkt, dat het ook bruikbaar is in telescopen. Een telescoop op aarde heeft namelijk altijd last van trillingen in de atmosfeer. Die verstoren het beeld van de sterren. Met zogenaamde adaptive optics, eigenlijk een vervormbare spiegel in de telescoop, kan dat worden tegengegaan. Adaptive optics bestaan nu uit zorgvuldig gepolijste minispiegels die afzonderlijk kunnen bewegen. Het vloeibaar kristal-rooster van Weitz zou dezelfde taak kunnen verrichten, maar reageert op kleine spanningsveranderingen. Daarmee zou het niet meer nodig zijn om een enorm aantal minispiegels te bouwen.

Onderzoek in de ruimte

De dunne laag van vloeibaar kristal is voor Weitz en zijn team pas het begin. Echt interessant wordt het voor hen pas, als ze een aantal lagen van het kristal op elkaar kunnen plaatsen. Op aarde is dat razend ingewikkeld. De cellen zijn zo kwetsbaar dat je ze nauwelijks op elkaar kunt stapelen. Maar in de ruimte wegen ze niets en kun je ze gewoon op elkaar leggen. Daarom wordt er een experiment ontwikkeld waarmee astronauten in het internationale ruimtestation ISS kunnen onderzoeken wat lagen van vloeibaar kristal precies met licht uitspoken. Wat daar precies uit zal komen weten de onderzoekers nog niet – en dat maakt het juist zo spannend.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 juli 2004

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE