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   
Verwant

Nanodrupjes sleutel tot aansturing van membraanvorming

Brugse campus opent labo voor onderzoek naar kunststoffen

Spintronica als energiezuinig alternatief voor gewone micro-elektronica

Inventarisatie wereldwijde schade aan belangrijke voedselgewassen

Methode om stroboscopisch effect van LED’s onzichtbaar te maken

1,6 miljoen euro voor onderzoek naar sociale eiwit-netwerken

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Club Logistiek & Supply Chain Managers

Hotel-restaurant Van Der Valk Nazareth

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

Facility manager: 10 aparte modules

Zwijnaarde (Gent)

van 1/10/2018 tot 27/06/2019

Kwaliteitscoördinator

SBM Kortrijk

van 9/10/2018 tot 28/05/2019

Expert in onderhoudsmanagement

Zwijnaarde (Gent)

van 11/10/2018 tot 25/04/2019

Club Productiemanagers

Mercure Hotel Roeselare

van 17/10/2018 tot 4/09/2019

Club Continu Verbeteren

Hotel-restaurant Van Der Valk Nazareth

van 22/10/2018 tot 11/09/2019

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”.

Keuze van de redactie

(18/2) “Cobot bezorgt onze werknemers meer controle over hun werk” - artikel

(18/2) Energieopbrengst van tweezijdige PV-systemen nauwkeurig berekenen

(14/2) AB InBev investeert 42 miljoen euro in uitbreiding brouwerij Hoegaarden

(13/2) Plan voor bouw 30 nieuwe mijnenjagers en 1.550 drones

(12/2) Agristo bouwt nieuw automatisch hoogbouwmagazijn

(11/2) Brits verpakkingsbedrijf investeert 15 miljoen euro in België

>> 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...

Snelle installatie van Rockwell Automation / Allen Bradley PLC’s - techniek

Na een succesvolle introductie van de complete range ServoStep geïntegreerde motoren, geeft JVL, vertegenwoordigd door Rotero uit Mechelen, nu de eerste ‘Add-On’ instructies vrij.

21 miljoen euro voor nieuwe productielijn Janssen Pharmaceutica

Naast productielijnen in Puerto Rico en Italië investeerde het bedrijf ook 21 miljoen euro in de bouw van een nieuwe productielijn op de Janssen Campus in Beerse.

Umicore gaat batterijcellen uit Formule E recycleren

Het ABB FIA Formula E Championship gaat samenwerken met Umicore voor de recyclage van de lithium-ionbatterijen en -cellen die in de afgelopen elektrische straatraces werden gebruikt.

Restalcohol omgezet tot biobrandstof

Het brouwen van steeds meer alcoholvrije bieren, betekent ook meer restalcohol. De alcohol die na de fermentatie uit de bieren wordt gehaald, werd tot nu toe gewoon gezien als restafval.

“Cobot bezorgt onze werknemers meer controle over hun werk” - artikel

Eén van de ‘early adopters’ van de cobot is Mariasteen uit Gits, één van de grootste maatwerkbedrijven van ons land. Seriegroottes verkleinen en de complexiteit neemt toe.

Indumation 2019 kan uitstekende cijfers voorleggen

De 5de editie van Indumation, die liep van 6-8 februari in Kortrijk Xpo, kon 10.414 bezoekers verwelkomen. Daarnaast was er een recordaantal exposanten en groeide de vakbeurs in oppervlakte.

Aangepaste kennis nodig in logistiek sector door digitalisering - column

Digitalisering en robotisering veroorzaken een omwenteling in de logistiek en hebben een effect op de gevraagde vaardigheden van professionals. Logistiek wordt ook steeds belangrijker.

Nieuwe versie van de Uniflex krimppers S 7 - techniek

De HM 10, nu de S 7 genoemd, staat al sinds 1972 in de reeks Uniflex-producten. Met zijn glijlagertechnologie heeft de S 7 veel voordelen voor de huidige industriële slangwerkplaatsen.

Nieuwe Benelux vestiging voor BLM Group

Met de oprichting van BLM Group Benelux heeft BLM Group (wereldwijde partner voor de buisbewerkings-industrie) een eigen verkoop- en servicevestiging voor de Benelux in gebruik genomen. Dit zijn de adresgegevens van deze nieuwe vestiging: Doornhoek 3776, NL-5465 TA Veghel, tel: +31 (0) 413 745 040, email: mail@blmgroup.nl >>

Partners