Meer doen met licht ... en metamaterialen - artikel

Plant & Factory 7/02/2018 12:26:09

Belgische onderzoekers van de VUB pakten in 2017 uit met een nieuwe manier om fotonen te manipuleren die zich voortbewegen door golfgeleiders waarvan de kern bestaat uit een metamateriaal.

Lees hieronder verder   
engineeringnet-tv

Verwant

Nieuwe katalysator vermindert ontstaan CO2 in ‘Coal to Liquids’-proces

Efficiënte lichtconversie met nanokristallen van perovskieten

Supergeleiden aan lichtsnelheid opstap naar kwantumcomputer

Onderzoekers ontwikkelen snelle test voor infectieziekten

Grenzen van lichtmicroscopie steeds verder opgerokken

Europese primeur: hoge cryo-elektronenmicroscoop in gebruik genomen

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Club onderhoudsmanagers

Mercure Hotel - Roeselare

van 19/03/2018 tot 26/11/2018

Expert in onderhouds­management - modulair programma

Bluepoint Antwerpen

van 19/04/2018 tot 22/11/2018

Inleiding in de machinebouw

Zwijnaarde (Gent)

van 10/09/2018 tot 3/12/2018

Hydraulica

SBM Kortrijk

van 12/09/2018 tot 7/11/2018

Club Logistiek & Supply Chain Managers

Hotel-restaurant Van Der Valk Nazareth

van 19/09/2018 tot 30/04/2019

Sales Academy: verbeter uw bedrijfsresultaten

Bluepoint Brussel

van 20/09/2018 tot 22/11/2018

Engineeringnet Mobile



Scan de QR-code
of klik hier om mobiel te surfen.

Tip: maak zelf een sneltoets op de startpagina van je smartphone. Voor Android: “Sneltoets Startpagina” of "Toevoegen aan startscherm". Voor iPhone: “Zet in beginscherm”.

Meest gelezen nieuws

Haven Gent en Zeeland Seaports fuseren tot North Sea Port

Logistieke oplossingen gezocht voor hoge kosten leeggoed

LRM investeert 250.000 euro in fietsleasing-bedrijf

Vorig jaar 25% meer warmtepompen geïnstalleerd

40% meer ruimte voor groene energie dankzij slimme netten

Ecochem investeert 10 miljoen in uitbreiding Willebroekse fabriek (+video)

Keuze van de redactie

(18/10) Crowdfunding voor drie nieuwe waterkrachtcentrales in Wallonië

(17/10) Ardo verkozen tot ‘Onderneming van het Jaar’ 2018

(15/10) Hans Casier wordt nieuwe voorzitter essenscia

(15/10) RWE haalt Nederlandse STEG-centrale van onder het stof

(11/10) Europees consortium demonstreert ondergrondse seizoensopslag zomerwarmte

(10/10) Winnaars van EIT Awards 2018 bekendgemaakt

>> Meer blikvangers

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - Op die manier versterken ze de optische kracht ertussen. Het inzicht kan op een dag onder meer leiden tot geavanceerde sensoren, fotonische chips en performantere datacentra.

Het is algemeen bekend dat parallelle kabels waarin elektrische stromen lopen, elkaar kunnen aantrekken of afstoten. Lana Descheemaeker, onderzoekster aan de VUB: "Minder vanzelfsprekend is dat, wanneer licht zich door parallelle golfgeleiders voortbeweegt, deze golfgeleiders elkaar eveneens aantrekken of afstoten. Deze aantrekking of afstoting bewijst dat licht een kracht kan uitoefenen op materialen: de optische kracht."

De voorbije tien jaar is geprobeerd de optische kracht te gebruiken in diverse toepassingen, onder meer in de telecommunicatie. Probleem was, en is, dat deze optische krachten daarvoor veel te zwak zijn.

Metamaterialen
VUB heeft een mooie reputatie in fotonica. Die krijgt nu een ruggensteuntje met de publicatie in het gereputeerde Physical Review Letters. Lana Descheemaeker, Vincent Ginis, Sophie Viaene en Philippe Tassin, die verbonden zijn aan de Applied Physics Research Group, hebben daarin theoretisch aangetoond dat het mogelijk is de optische kracht te versterken door in twee parallelle golfgeleiders, waarin zich licht voortbeweegt, een geschikt metamateriaal aan te brengen.

Een metamateriaal is een materiaal dat is gemaakt met het doel een eigenschap te hebben die niet voorkomt in de natuur. In de natuur komen bijvoorbeeld enkel positieve brekingsindices voor. Er zijn nu metamaterialen ontwikkeld met een negatieve brekingsindex. De eigenschappen van metamaterialen worden niet bepaald door de atomen of moleculen waaruit ze bestaan, maar uit de minuscule bouwsteentjes waaruit ze zijn gemaakt.

Die bouwsteentjes zijn veel kleiner dan de golflengte van licht en hebben een vorm (bijvoorbeeld ring, schaal, ...), grootte, oriëntatie,... die hen de gewenste eigenschappen geeft. Onderzoekster Sophie Viaene meldt dat het pas zo'n 15 jaar geleden is dat het onderzoek naar metamaterialen echt uit de startblokken schoot.

"Toch zijn er al toepassingen. Zo zijn er smartphones op de markt met antennes die gebaseerd zijn op metamaterialen. Ook zijn er toepassingen in MRI-scanners en er is onderzoek dat aantoont dat ze een rol kunnen spelen bij camouflage."

Tot tienmaal groter
Normaal gezien zijn fotonen in een golfgeleider symmetrisch verdeeld; ze hebben dus geen voorkeur voor linker- of rechterkant. De Brusselse onderzoekers beschrijven in de paper hoe ze ervoor kunnen zorgen dat de fotonen samenkomen aan de binnenkant van de golfgeleiders, om zo de optische krachten op de golfgeleiders te vergroten.

Viaene: “Door de optische krachten te regelen, verander je de eigenschappen van het systeem. Vergelijk met de elektronica, waar je met een draai aan de knop het aantal volt of ampère kan veranderen. Als je bijvoorbeeld de fotonen van een bepaalde frequentie wil tegenhouden, zal dat kunnen door het materiaal aan of uit te schakelen met een controlesysteem: een 'tuner' of 'regelaar'. Dat de optische kracht een duidelijke verandering teweegbrengt, komt doordat ons metamateriaal de aantrekkende kracht tussen de golfgeleiders tot tienmaal groter maakt."

Het is allicht mogelijk het concept nog te verbeteren, stelt Descheemaeker: "We willen het metamateriaal, langs theoretische weg, nog optimaliseren. Pas wanneer het optimale bouwsteentje ontworpen is, kan het metamateriaal gebouwd en getest worden in de praktijk." En na labotesten kunnen dan nieuwe, nuttige technieken ontstaan.

Lab-on-chip én fotonische chips
Viaene noemt de twee toepassingen van hun ontdekking die volgens haar het meest waarschijnlijk zijn. Een eerste is in een lab-on-a-chip, een apparaat dat verschillende laboratiumfuncties op één enkele chip integreert.

"Stel dat je een vloeistof hebt met een bepaalde stof erin opgelost. Als die zich rond de golfgeleiders bevindt, zal die de optische kracht enigszins veranderen. Dat kan helpen bij het detecteren en bepalen van de concentratie van een stof, in een sensor. Dat zal allicht sneller en met meer precisie kunnen dan met de methodes waar we vandaag over beschikken."

Ook denkt ze aan het optimaliseren van koppelaars van golfgeleiders. Die koppelaars zijn componenten van fotonische circuits in fotonische chips: ze gebruiken licht in plaats van elektriciteit.

Viaene: "Ze worden vooral gebruikt als schakelaars. Welnu, als je met optische kracht golfgeleiders dichter bij elkaar brengt, kan je makkelijker licht van de ene golfgeleider naar een andere koppelen en wordt het makkelijker om informatie die door een golfgeleider gaat, naar een andere over te brengen.”

Dat zou onder meer in datacentra nuttig kunnen blijken. "Het toenemende gebruik van fotonica zou er kunnen leiden tot een mooie daling van het energieverbruik. Onder meer om die reden is er al lang het verlangen om daar meer met licht te doen", besluit ze. <<
Door Koen Vandepopuliere

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

ifm sensoren met open IO-Link bouwsteen voor Industrie 4.0 - advertorial

Tot nog toe bleef Industrie 4.0 een vaag concept, maar we schuiven nu stilaan in een tweede of zelfs derde fase. De focus ligt niet zozeer meer op automatisering, wel op flexibiliteit.

Jan De Nul Group bestelt geavanceerde monopile gripper bij Huisman

Het gaat om de levering van de meest geavanceerde monopile gripper tot op heden, die zal worden gebruikt voor de installatie van de monopiles voor windmolenparken, zoals Northwester 2.

Sweco blijft op overnamepad

Sweco Belgium heeft Planet Engineering (ingenieurs- en adviesbureau gespecialiseerd in stabiliteit, burgerlijke bouwkunde, utiliteitsbouw, veiligheidscoördinatie, EPB en EPC) overgenomen.

IIoT-bedrijf haalt 1 miljoen euro op in financieringsronde

VersaSense, een industrieel internet of things (IIoT) bedrijf, heeft een financieringsronde met het Gemma Frisius Fonds beëindigt, waarbij meer dan 1 miljoen euro aan fondsen werd opgehaald.

3.870 fotovoltaïsche panelen voor ULB

Tegen eind dit jaar zullen deze panelen met een capaciteit van 1,3 MW op verschillende campussen van de ULB geïnstalleerd worden. Het project kadert in het duurzame energiebeleid van de ULB.

Aandrijvingen: van motor- naar systeemefficiëntie? - artikel

Interessante ontwikkelingen vonden we tijdens Hannover Messe 2018 vooral bij de elektromotoren. Het voorbije decennium stonden die in het teken van efficiëntie.

Haven van Antwerpen organiseerde eerste chainPORT hackathon

Aan de hackathon deden ruim 400 deelnemers mee, waarbij het winnende team van het bedrijf Rombit een oplossing uitwerkte voor de optimalisatie van de opgegeven ‘Expected Time of Arrival’.

Verpakkingstechniek van Arburg: alles uit één hand - advertorial

In de verpakkingsbranche ligt de nadruk op precisie, reproductie, efficiëntie, lage stukprijzen en korte cyclustijden. Arburg biedt daarom specifieke verpakkingsmachines en -installaties aan

Vansichen Lineairtechniek viert
haar 25e verjaardag

In oktober vierde Vansichen Lineairtechniek haar 25-jarig bestaan. Het Hasseltse bedrijf startte in 1993 met de verkoop van standaard lineaire componenten. Intussen is het ook dé Belgische specialist bij uitstek voor de bouw van robottracks en dat voor verschillende robotfabrikanten, waaronder FANUC. >>

Partners