17 feb. 1999
2 minuten
Onderzoekers van de Columbia Engineering School hebben aangetoond dat licht zich onder speciale omstandigheden door een kunstmatig materiaal kan voortbewegen zonder een spoor achter te laten. Een ontdekking die veel toepassingen kan hebben, van militaire- tot telecommunicatietoepassingen.
In een studie die op 10 juli op Nature Photonics’ website is gepubliceerd demonstreren onderzoekers Serdar Kocaman en Chee Wei Wong, hoe een optische nanostructuur gebouwd kan worden die de manier waarop licht weerkaatst kan beïnvloeden.
Materiaal zonder brekingsindex
Als licht door een vaste stof valt, dan breekt het. In technische termen: er treedt dispersie op en krijgt een ‘fase’; een oscillerende curve die een spoor van informatie achterlaat. Deze trillingen tonen de eigenschappen van een materiaal, bijvoorbeeld vorm en grootte, waarmee het te identificeren is. Echter… als licht het materiaal van Kocaman en Wong raakt, laat het niet zo’n spoor achter.
Ieder bekend materiaal uit de natuur heeft een brekingsindex groter dan 0. Als licht het raakt treedt er breking, of refractie op. De onderzoekers van Columbia maakten een structuur waarin kleine gaatjes geëtst werden. Zo werd een fotonisch kristal gemaakt wat effectief een brekingsindex van 0 heeft. Licht kan zich met een enorme snelheid door dit kristal voortbewegen. Het materiaal, een laag die niet dikker is dan een honderdste van een menselijke haar, heeft eigenschappen die niet in de vrije natuur voorkomen.
De onderzoekers aan het woord
"We zijn hier erg enthousiast over. We hebben een metamateriaal gemaakt en geobserveerd met een brekingsindex van 0", aldus Kocaman. "Zelfs in een vacuüm heeft licht normaliter een fase. Met het ontbreken hiervan beweegt het licht simpelweg door het materiaal alsof het er simpelweg niet is."
Wong: "We kunnen nu de stroming van licht, het snelste ding wat we kennen, beïnvloeden. Dit kan zelf-focussende lichtstralen opleveren, zeer gerichte antennes en kan binnen een klein frequentiegebied zelfs voorwerpen onzichtbaar maken."
Unieke resultaten, veelbelovende toepassingen
De studie werd geleid door Wong en Kocaman, in samenwerking met wetenschappers van University College in London, Brookhaven National Laboratory en het Institute of Microelectronics in Singapore. Het is de eerste keer dat fase en een brekingsindex van 0 zijn geobserveerd op de schaal van een fotonische chip en bij infrarode golflengten. Deze fotonische chip-circuits kunnen erg handig zijn in optische vezelnetwerken.
Bron: PhysOrg.com
Anderen lazen ook
