Recordvermindering emissie van fotonen

- EN- NL
Onlangs ontwikkelde een team van scheikundigen, wiskundigen, natuurkundigen en nano-ingenieurs aan de Universiteit Twente in Nederland het ultieme apparaat om de emissie van fotonen met ongekende precisie te regelen. Deze technologie zou kunnen leiden tot efficiŽntere miniatuurlichtbronnen, gevoelige sensoren en stabiele kwantumbits voor kwantumcomputing.

Het onderdeel van je smartphone dat de meeste energie verbruikt, is het scherm. Het verminderen van ongewenste energie die uit het scherm ontsnapt, verhoogt de duurzaamheid van onze smartphone. Stel je voor dat je smartphone maar ťťn keer per week hoeft te worden opgeladen. Maar om de efficiŽntie te verhogen, moet je fotonen op een meer gecontroleerde manier kunnen uitstralen.

MINT-toolbox

De onderzoekers ontwikkelden de ’MINT-toolbox’: een set gereedschappen uit de wetenschappelijke disciplines wiskunde, informatica, natuurwetenschappen en technologie. In deze gereedschapskist zaten geavanceerde chemische gereedschappen. De belangrijkste waren polymeerborstels, piepkleine chemische ketens die de fotonbronnen op een bepaalde plaats kunnen houden. Eerste auteur Schulz legt uit: "De polymeerborstels zijn in oplossing geŽnt op porieoppervlakken in een zogenaamd fotonisch kristal van silicium. Nogal een lastig experiment! We waren dan ook erg enthousiast toen we in afzonderlijke rŲntgenbeeldvormingsstudies zagen dat de fotonbronnen op de juiste posities bovenop de borstels zaten."

Wereldrecord

Met behulp van nanofotonische middelen, toonde het team aan dat aangeslagen lichtbronnen (lichtbronnen met hogere energie dan het laagste energieniveau van het systeem) bijna vijftig keer worden geremd. Daardoor blijft de lichtbron vijftig keer langer aangeslagen! Het spectrum komt zeer goed overeen met het theoretische spectrum dat werd berekend met geavanceerde wiskundige hulpmiddelen. Tweede auteur Kozon: "De theorie voorspelt nul licht omdat deze betrekking heeft op een fictief oneindig uitgestrekt kristal. In ons echte eindige kristal is het uitgezonden licht niet nul, maar zo klein dat het een nieuw wereldrecord is!"

EfficiŽnte lichtbronnen

Deze nieuwe resultaten beloven een nieuw tijdperk voor efficiŽnte miniatuurlasers en lichtbronnen, voor qubits in fotonische circuits met sterk verminderde verstoringen (door ongrijpbare vacuŁmfluctuaties). Willem Vos is enthousiast: "Onze multi-toolbox biedt mogelijkheden voor compleet nieuwe toepassingen die profiteren van sterk gestabiliseerde aangeslagen toestanden. Deze staan centraal in de fotochemie en kunnen mogelijk gevoelige chemische nanosensoren worden."

Het team

Het onderzoek is gedaan door Andreas Schulz, Marek Kozon, Jurriaan Huskens, Julius Vancso en Willem Vos van de Universiteit Twente. Andreas is promovendus op de COPS, MNF, MTP en SPC leerstoelen, Marek is een theoreticus en wiskundige die onlangs is afgestudeerd op de COPS en MACS leerstoelen (nu bij Pixel Photonics GmbH, een kwantumdetectoren bedrijf in Duitsland), Jurriaan is hoogleraar MNF, Julius hoogleraar (emeritus) MTP & SPC, en Willem hoogleraar COPS.

Het onderzoek is gefinancierd door NWO Echo CW contract 712.012.003, en door NWO-FOM (Marek), en door NWO-TTW Perspectief programma "Freeform scattering optics (FFSO)" (P15-36).†

Het artikel

Het artikel getiteld " Strongly inhibited spontaneous emission of PbS quantum dots covalently bound to 3D silicon photonic band gap crystals " verschijnt in het Journal of Physical Chemistry C dat wordt gepubliceerd door de American Chemical Society (ACS). Het artikel is online beschikbaar.

Bacheloropleidingen
Masteropleidingen
Hbo-doorstroom
Faculteiten & instituten
Student Services Contact Centre
(Interne) Service Portal

Contact
People Pages (telefoongids)
Route & Plattegrond
Werken bij de UT/Vacatures
Nieuwsoverzicht UT
Agenda UT

Samenwerken met de UT Bedrijfsruimte op de campus PhD/PDEng in het bedrijfsleven Ondersteuning door Novel-T DesignLab