Wetenschap
Nieuw apparaat regelt nauwkeurig de fotonenemissie voor efficiëntere draagbare schermen
Onlangs heeft een team van scheikundigen, wiskundigen, natuurkundigen en nano-ingenieurs aan de Universiteit Twente in Nederland een apparaat ontwikkeld om de emissie van fotonen met ongekende precisie te controleren. Deze technologie zou kunnen leiden tot efficiëntere miniatuurlichtbronnen, gevoelige sensoren en stabiele quantumbits voor quantum computing.
Het artikel, getiteld "Sterk geremde spontane emissie van PbS-kwantumdots covalent gebonden aan 3D silicium fotonische bandafstandkristallen", is gepubliceerd in het Journal of Physical Chemistry C .
Het deel van je smartphone dat de meeste energie verbruikt, is het scherm. Het verminderen van ongewenste energie die uit het scherm ontsnapt, verhoogt de duurzaamheid van onze smartphone. Stel je voor dat je smartphone maar één keer per week opgeladen hoeft te worden. Om de efficiëntie te vergroten, moet je echter op een meer gecontroleerde manier fotonen kunnen uitzenden.
MINT-toolbox
De onderzoekers ontwikkelden de ‘MINT-toolbox’:een set tools uit de wetenschappelijke disciplines Wiskunde, Informatica, Natuurwetenschappen en Technologie. In deze gereedschapskist zaten geavanceerde chemische gereedschappen. De belangrijkste waren polymeerborstels, kleine chemische ketens die de fotonenbronnen op een bepaalde plaats kunnen vasthouden.
Eerste auteur Andreas Schulz legt uit:"De polymeerborstels worden in oplossing geënt vanuit poriënoppervlakken in een zogenaamd fotonisch kristal gemaakt van silicium. Een behoorlijk lastig experiment. We waren dus erg enthousiast toen we in afzonderlijke röntgenonderzoeken zagen dat de fotonenbronnen zaten op de juiste posities bovenop de borstels."
Door nanofotonische hulpmiddelen toe te voegen heeft het team aangetoond dat opgewonden lichtbronnen bijna 50 keer worden geremd. In deze situatie blijft een lichtbron 50 keer langer opgewonden dan normaal. Het spectrum komt heel goed overeen met het theoretische spectrum dat is berekend met geavanceerde wiskundige hulpmiddelen. Tweede auteur Marek Kozoň zegt:"De theorie voorspelt nullicht, omdat het betrekking heeft op een fictief oneindig uitgebreid kristal. In ons echte eindige kristal is het uitgezonden licht niet nul, maar zo klein dat het een nieuw wereldrecord is."
De nieuwe resultaten beloven een nieuw tijdperk voor efficiënte miniatuurlasers en lichtbronnen, voor qubits in fotonische circuits met sterk verminderde verstoringen (als gevolg van ongrijpbare vacuümfluctuaties). Willem Vos zegt:"Onze multitoolbox biedt mogelijkheden voor compleet nieuwe toepassingen die profiteren van sterk gestabiliseerde aangeslagen toestanden. Deze staan centraal in de fotochemie en zouden gevoelige chemische nanosensoren kunnen worden."