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

VUB natuurkundige ontvangt ERC Starting Grant van 1,47 miljoen euro

Prestigieuze ERC Starting Grant voor imec onderzoeker

3 Belgen genomineerd voor EIT Awards 2018

Janssen Pharmaceutica en VIB gaan samenwerken

Hete nanodeeltjes maken explosieve reuzenbellen

Kan water uit lucht onttrokken worden zonder energieverbruik?

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Expert in lean en productiemanagement: productieplanning

SBM Gent

van 28/02/2018 tot 5/09/2018

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

Eerstelijns onderhoud op industriële tandwielkasten

MGH Antwerpen

donderdag 6 september 2018

Inleiding in de machinebouw

Zwijnaarde (Gent)

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

Saltex 2018

Messe Dornbirn

van 12/09/2018 tot 13/09/2018

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

(9/8) Spam blijft favoriete techniek van cybercriminelen

(7/8) AB InBev wil duurzaamheids-uitdagingen aanpakken via 100+ Accelerator

(6/8) Veldproeven met 5G in autoproductie gestart

(26/7) ArcelorMittal realiseert All Weather Terminal in North Sea Port

(12/7) North Sea Port maakt klimaatambities waar met buisleidingen

(11/7) Groeiende waterrisico’s opvangen met ’Internet of Water’

>> 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...

Eplan Data Portal: de weg naar de ideale set apparaatgegevens - techniek

De beschikbaarheid van digitale apparaatgegevens vormt de sleutel tot efficiënte engineering. De grootste uitdagingen zijn zowel de gegevenskwaliteit als de omvang van deze gegevens.

Derde proefboring diepe geothermie op Balmatt-site afgerond

Eind juli heeft Smet-Daldrup de derde boring in Mol-Donk succesvol afgerond. De put heeft een lengte van maar liefst 4.905 meter en is tot op een verticale diepte van 4.235 meter geboord.

Hot topic op Valve World Expo 2018: gasopslag-installaties

Omdat hernieuwbare energie steeds meer aan belang wind in Europa, zal er om pieken op te vangen steeds vaker gebruik van gas gemaakt worden om elektriciteit te produceren.

AB InBev wil duurzaamheids-uitdagingen aanpakken via 100+ Accelerator

AB InBev nodigt academici, ondernemers, wetenschappers en technologen uit om deel te nemen aan de 100+ Accelerator om enkele wereldwijde duurzaamheids-vraagstukken op te lossen.

Duitse Bank KfW wordt partner van Elia in 50Hertz

Elia heeft de laatste 20% aandelen van IFM in Eurogrid gekocht. De bijkomende participatie zal onmiddellijk verkocht worden aan Duitse staatsbank Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW).

Bezoek de Staübli Robotics Days - uitnodiging

Tijdens de Stäubli Robotics Days worden bezoekers vergast op interessante lezingen maar ook kunnen ze er talrijke democellen en een ruim gamma robotica randapparatuur aan de slag zien.

Veldproeven met 5G in autoproductie gestart

Audi en Ericsson gaan 5G technologie proefdraaien in de autoproductie. Ze onderzoeken hoe ver ze met de draadloze 5G kunnen als toekomstbestendige communicatietechnologie.

GeoSea voltooit installatie ‘suction bucket jackets’ voor Duits windpark

Eind juli landde de laatste ‘suction bucket jacket’-fundering op de zeebodem van het Duitse offshore windturbinepark Borkum Riffgrund 2. Het einde van de installatie van 20 funderingen.

Partners