UT onderzoekers vinden signatuur fotonische bandkloof
Onzichtbaarheidsmantel stap dichter bij
06 juni 2011
Onderzoekers van het onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit
Twente hebben, met behulp van zelf ontworpen 3D fotonische kristallen,
voor het eerst de signatuur van een fotonische bandkloof laten zien.
Dit is één van de heilige gralen van de natuurkunde. Het onderzoek
brengt de ontwikkeling van een onzichtbaarheidsmantel en efficiëntere
lasers, LEDs en zonnecellen een stap dichterbij. De resultaten van het
onderzoek worden binnenkort gepubliceerd in het toonaangevende
Amerikaanse wetenschappelijke vakblad Physical Review B.
In 1987 voorspelde de Amerikaanse wetenschapper Eli Yablonovitch het
bestaan van een fotonische bandkloof, een verschijnsel waarbij licht
van specifieke golflengtes zich niet in een driedimensionale structuur
kan voortbewegen. De structuur vormt als het ware verboden terrein voor
licht van die kleur. Hierdoor wordt het licht, ongeacht vanuit welke
hoek je het de structuur in zendt, altijd gereflecteerd. Onderzoekers
van de Universiteit Twente hebben nu geheel nieuwe driedimensionale
kristallen ontwikkeld, waarmee ze voor het eerst de signatuur van de
fotonische bandkloof hebben waargenomen. Volgens onderzoeker prof. dr.
Willem Vos is de fotonische bandkloof één van de heilige gralen van de
natuurkunde.
Kristallen
De kristallen die de onderzoekers hebben gemaakt, bestaan uit de
bekende halfgeleider silicium, waarin holtes zijn geëtst waarin zich
lucht bevindt. De structuur heeft dezelfde opbouw als die van het
kristalrooster van een diamant, maar dan een factor 10.000 groter. De
afmetingen van de eenheidscellen van het rooster van de fotonische
kristallen zijn van dezelfde orde van grootte als de golflengte van de
frequentie van het 'verboden licht'.
De driedimensionale fotonische kristallen brengen tal van verschillende
toepassingen en mogelijkheden in beeld, zoals minuscule lichtbronnen en
lasers op een chip, efficiëntere zonnecellen en zelfs
onzichtbaarheidsmantels.
Onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door onderzoekers van de vakgroep Complex
Photonic Systems (COPS), onderdeel van de onderzoeksoriëntatie
'Advanced Nanophotonics' van het onderzoeksinstituut MESA+ van de
Universiteit Twente in samenwerking met het Center for Nanophotonics
van het FOM Instituut AMOLF. Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt
door NWO en Smartmix Memphis.
fotonische bandkloof
Universiteit Twente