Springen naar inhoud

- - - - -

Piepkleine antenne stuurt lichtbundel op nanoschaal


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 07 augustus 2011 - 10:26

Miljoen maal kleinere tv-antenne maakt optische sturingssystemen in kleine apparatuur mogelijk
Een extreem kleine antenne kan licht op nanoschaal sturen, zo lieten wetenschappers voor het eerst in de praktijk zien. Zij ontwikkelden hiervoor zelf een nieuwe meettechniek.

Antennes zijn overal om ons heen aanwezig om (elektromagnetische) golven efficiŽnt te kunnen verzenden en ontvangen: op daken en balkons, in radio, laptop, navigatiesysteem en mobiele telefoon. Deze antennes zijn ontworpen voor radio- en microgolven met golflengtes variŽrend van meters tot millimeters. De antennes hebben een grootte die vergelijkbaar is met de golflengte van de golf die ze kunnen opvangen en verzenden. Zichtbaar licht heeft een veel kortere golflengte. Dat betekent dat een goede antenne voor zichtbaar licht meer dan duizend tot honderdduizend keer zo klein moet zijn.

Geplaatste afbeelding
De onderzoekers fabriceerden een antenne van vijf goud deeltjes in een rij met een totale lengte van 650 nanometer, ongeveer de golflengte van licht. Als de antenne met de elektronbundel aangeslagen wordt, zendt hij een sterk gerichte bundel uit.


TV-antenne
De antenne die promovendus Toon Coenen en zijn collega's op AMOLF nu gemaakt hebben, bestaat uit vijf extreem kleine gouden nanodeeltjes, die heel netjes op een rijtje geplaatst zijn. Elk nanodeeltje heeft een sterke gevoeligheid voor zichtbaar licht, dat zich uit in een resonantie die veroorzaakt wordt door het heen en weer bewegen van vrije elektronen in het metaal. De sterke wisselwerking van zulke resonanties met licht kent men al sinds eeuwen: deze veroorzaken namelijk het diepste rood in glas-in-lood ramen. Met nanofabricage kunnen onderzoekers zulke deeltjes nu zů precies rangschikken, dat ze samen een antenne vormen die een miljoen keer kleiner is dan een TV-antenne (maar precies op dezelfde manier werkt).

Cathodoluminescentie
De nanodeeltjes die samen de antenne vormen, zijn zo verschrikkelijk klein dat het onmogelijk is om ze afzonderlijk te kunnen zien of aansturen met een optische microscoop. De onderzoekers gebruikten daarom een vijf nanometer dikke elektronenbundel van een elektronen microscoop om de antenne heel precies te kunnen sturen. De elektronenbundel brengt de deeltjes in hun aangeslagen toestand waardoor zij vervolgens licht uitzenden. Deze meettechniek, ook wel Ďcathodoluminescentie spectroscopieí genoemd, is door de onderzoekers zů aangepast dat het nu voor het eerst mogelijk is om ook de richting waarin het licht wordt uitgezonden te meten, en te sturen. Omdat de elektronenbundel heel nauw gefocusseerd kan worden, is het mogelijk een enkel nanodeeltje uit de antenne aan te slaan. Interactie met de andere deeltjes zorgt er vervolgens voor dat het licht in een bepaalde richting wordt uitgezonden. Dit is sterk afhankelijk van de golflengte en de positie van het deeltje dat wordt aangeslagen. Het is te vergelijken met het gericht sturen van radiobundels met antennes door te kiezen op welke elementen een stroom gezet wordt. De wetenschappers hebben aangetoond dat ze op deze manier de richting van de lichtbundel kunnen beÔnvloeden op een schaal die veel kleiner is dan de golflengte van het licht. Dat was voorheen niet mogelijk en biedt mogelijkheden voor heel kleine optische systemen.

Bron:
FOM

Wetenschappelijke publicatie:
Toon Coenen, Ernst Jan R. Vesseur, Albert Polman, and A. Femius Koenderink: Directional Emission from Plasmonic YagiĖUda Antennas Probed by Angle-Resolved Cathodoluminescence Spectroscopy
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.




0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures