17 feb. 1999
1 minuut
Wetenschappers van het Mesa+ Instituut aan de Universiteit Twente zijn erin geslaagd de verspreiding van warmte in fotonische kristallen aan banden te leggen. Fotonische kristallen zijn structuren op nanoschaal die licht vangen en geleiden. Ze vormen de bouwstenen voor computers en communicatieapparatuur van de toekomst. Denk daarbij aan veel toepassingen in optica (efficiënte miniatuurlasers en led’s), communicatietechnologie (on-chip opslag van stukjes informatie) en zelfs in life sciences (minutieuze, maar gevoelige sensoren van farmaceutische materialen).
Fotonische kristallen sturen het licht in dunne halfgeleidermembranen op een manier die vergelijkbaar is met elektronische circuits op computerchips. Een snelle en eenvoudige manier om deze circuits af te stemmen, is door ze tot de juiste temperatuur te verwarmen met een laserstraal. Daarbij is het extreem belangrijk de juiste onderdelen te verwarmen.
Omdat warmte zich door het kristal verspreidt, warmen nabijgelegen circuits ook een beetje op. Dit leidt tot ongewenste overspraak. Dit is de elektromagnetische interferentie tussen verschillende signalen. Letterlijk betekent dit dat een signaal van een verbinding ‘overspreekt’ op een andere verbinding.
In een dun membraan wordt ook een deel van de warmte aan de lucht afgegeven, hetgeen de overspraak vermindert. Door in plaats van lucht gassen met een betere warmtegeleiding te gebruiken, laten de onderzoekers zien dat een veel gerichtere opwarming met minder overspraak mogelijk is.
Het gebruik van helium levert de beste warmtegeleiding op en vermindert de overspraak tussen nabijgelegen circuits met bijna een factor 2. Op deze manier verwachten de onderzoekers complexe circuits van honderden elementen nauwkeurig te kunnen afstemmen op de gewenste functie, zoals het gericht verzenden van signalen.
Complex photonic systems
Het onderzoek is uitgevoerd door promovendus Sergei Sokolov en Jin Lian, postdoc onderzoeker Emre Yüce en prof. Allard Mosk van de vakgroep Complex Photonic Systems (Cops) binnen het onderzoeksinstituut Mesa+ van de Universiteit Twente. Hierbij is nauw samengewerkt met het team van dr. Alfredo De Rossi van Thales Research & Technology in Frankrijk. Het project werd ondersteund door de European Research Council European Research Council (№279248) en de Nederlandse natuurkundestichting FOM.
Het resultaat is gepubliceerd in het tijdschrift voor toegepaste fysica Applied Physics Letters, Vol. 106, p. 171113 (2015); http://dx.doi.org/10.1063/1.4919386
Anderen lazen ook
