Een film van slechts 250 nanometer of 0,00025 mm dik heeft wetenschappers een kijkje gegeven in de ultrasnelle wereld.

De film is gemaakt van transparante geleidende oxiden, een materiaalklasse die vaak wordt gebruikt voor touchscreens van smartphones en fotovoltaïsche systemen.

Nanofotonica-experts van Heriot-Watt's Institute of Photonics and Quantum Sciences hebben bewezen dat deze materialen ultrasnelle gebeurtenissen veel beter kunnen vastleggen en meten dan huidige systemen.

Dit zou kunnen leiden tot doorbraken op veel wetenschappelijke gebieden, waaronder celbiologie en chemie, waar reacties plaatsvinden en moeten worden vastgelegd in een miljoenste van een miljardste van een seconde.

De bevindingen worden gerapporteerd in Nature Communications .

Dr. Marcello Ferrera, assistent-professor nanofotonica aan de Heriot-Watt University, leidde het werk samen met collega's van de University of Glasgow en Purdue University in de VS.

"De ultradunne films die we hebben gebruikt, zijn materialen met een nulindex. Licht gedraagt ​​zich in deze materialen heel anders omdat de brekingsindex, zoals we de interactie tussen licht en materie beschrijven, nul benadert. Dit is een zeer moeilijke voorwaarde om gemeenschappelijk te bereiken materialen.

"Dit opent een wereld aan mogelijkheden, want als de index zo klein is, wordt het materiaal erg gevoelig voor ultrasnelle lichtprikkels.

"We hebben deze verbeterde optische gevoeligheid gebruikt in een frequentie-opgelost optisch gating- of FROG-systeem, dat een van de meest fundamentele hulpmiddelen is om de evolutie van ultrasnelle optische gebeurtenissen te meten.

"Het uiteindelijke resultaat was een opmerkelijke verbetering in alle belangrijke statistieken, inclusief bandbreedte, snelheid en energie-efficiëntie."

Ferrera wijst erop dat zijn nieuwe systeem afhankelijk is van direct beschikbare, kant-en-klare materialen. Dit betekent dat de technologie snel kan overgaan van het laboratorium naar commerciële toepassing.

Hij wijst op een ander voordeel van het systeem.

"Deze nieuwe FROG met nulindex vermindert de fundamentele energievereisten en biedt ook een bredere set optische informatie die kan worden gebruikt bij machine learning om de robuustheid en nauwkeurigheid te verbeteren bij het karakteriseren van ultrasnelle gebeurtenissen." + Verder verkennen

Nieuwe polymeermaterialen maken het vervaardigen van optische verbindingen eenvoudiger