Onzichtbaarheidsmantel stap dichterbij
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.