Aan het einde van de 18e eeuw, Ernst Chladni, een wetenschapper en muzikant, ontdekte dat de trillingen van een stijve plaat konden worden gevisualiseerd door deze te bedekken met een dunne laag zand en een boog over de rand te trekken. Met de boogbeweging, het zand stuitert en verschuift, verzamelen langs de knooplijnen van de trilling. Chladni's ontdekking van deze patronen leverde hem de bijnaam op, "vader van de akoestiek." Zijn ontdekking wordt nog steeds gebruikt bij het ontwerpen en bouwen van akoestische instrumenten, zoals gitaren en violen.

Onlangs, onderzoekers hebben een soortgelijk effect ontdekt met veel kleinere trillende objecten die worden opgewekt door lichtgolven. Wanneer laserlicht wordt gebruikt om de beweging van een dunne, stijf membraan, het speelt de rol van de boog in Chladni's oorspronkelijke experiment en het membraan trilt in resonantie met het licht. De resulterende patronen kunnen worden gevisualiseerd door een reeks kwantumdots (QD's), waar deze kleine structuren licht uitstralen met een frequentie die reageert op beweging. Het voorschot wordt deze week gemeld in een omslagartikel van Technische Natuurkunde Brieven .

Naast een moderne kijk op een oud fenomeen, de nieuwe ontdekking zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van detectieapparatuur en methoden voor het beheersen van de emissiekenmerken van QD's. Aangezien de lichtfrequentie die wordt uitgezonden door de QD's gecorreleerd is met de beweging van het onderliggende membraan, nieuwe apparaten voor het detecteren van beweging, zoals versnellingsmeters, kan worden voorgesteld. Een omgekeerde toepassing is ook mogelijk omdat de beweging van het onderliggende membraan kan worden gebruikt om de frequentie van het door de QD's uitgezonden licht te regelen.

De kleine apparaten in het hier gerapporteerde werk bestaan ​​uit een 180 nanometer dik plakje halfgeleider, opgehangen als een trampoline boven een stevige ondergrond. Een reeks QD's, analoog aan het zand in het akoestische voorbeeld, zijn ingebed in het segment, waarvan de dikte minder is dan een tiende van een procent van die van een mensenhaar.

Een tweede sondelaser wordt gebruikt om de resulterende resonanties te visualiseren. De QD's absorberen het sondelicht en zenden als reactie daarop een tweede lichtpuls uit, die wordt opgepikt door een detector en naar een display wordt geleid. De resulterende patronen lijken opmerkelijk veel op die gevisualiseerd in Chladni's originele akoestische experiment, ook al wordt het nieuwe apparaat volledig door licht aangedreven.

Een mogelijke toepassing van deze ontdekking, volgens Sam Carter van het Naval Research Lab, een van de auteurs van het artikel, is om subtiele krachten te voelen die worden geproduceerd door nabije dichte objecten. "Verborgen nucleair materiaal kan detecteerbaar zijn, " hij zei, "omdat dichte materialen zoals lood worden gebruikt om de apparaten af ​​​​te schermen."

De zeer dichte afscherming die nodig is voor nucleair materiaal veroorzaakt kleine afwijkingen in de zwaartekracht en kleine bewegingen die kunnen worden gedetecteerd door een apparaat dat is gebaseerd op het hier ontdekte principe. De onderzoekers zijn van plan hun werk voort te zetten door te kijken naar elektronische spin. Het is te hopen dat technieken om het effect op spin te meten de gevoeligheid van de apparaten zullen verhogen.