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

Technische oplossing voor personeelstekort in de labo-sector - artikel

Nieuwe mini-organen op chip doorbraak bij ontwikkeling medicijnen

Vier tot zes jaar toponderzoek in ... 3 minuten

KU Leuven onderzoekers maken bioplastic uit kaasafval

Nieuw haptisch ondersteuningssysteem voor werken met twee robots

5 miljoen euro voor Europees project rond perovskiet zonnecellen

>> 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

Masterclass 'Design for additive manufacturing'

Zwijnaarde / Seraing

van 25/04/2018 tot 22/05/2018

Expert in lean en productiemanangement: value stream mapping

SBM Gent

van 16/05/2018 tot 23/05/2018

Optimaliseren en integreren van mijn onderhoudsplan in de bedrijfsprocessen

SBM Gent

van 16/05/2018 tot 6/06/2018

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

(17/5) Flanders Make investeert 15 miljoen euro in West-Vlaanderen

(16/5) Inhuldiging grootschalig Europees batterijproject op Terhills-site

(14/5) Antwerpse haven en Fluxys zoeken oplossing rond CO2-opvang

(14/5) PSA Groupe kiest Punch Powertrain voor elektrisch transmissiesysteem

(9/5) Belgische industrie vraagt aangepaste dronewetgeving

(7/5) KU Leuven onderzoekers maken bioplastic uit kaasafval

>> 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

Registreer voor e-Krant

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

B&R presenteerde ACOPOStrak op de Hannover Messe - advertorial

De ACOPOStrak was nu ook te zien op de Hannover Messe 2018. B&R liet daar zien hoe de ultieme productie-efficiëntie bereikt kan worden met het flexibele ACOPOStrak transportsysteem.

Stijn Bijnens wordt CEO van Cegeka

Begin 2019 zal Stijn Bijnens André Knaepen opvolgen als CEO van Cegeka. Knaepen zal zich dan volledig toeleggen op zijn rol als uitvoerend voorzitter van de Raad van Bestuur.

Flanders Make investeert 15 miljoen euro in West-Vlaanderen

Flanders Make, het onderzoekscentrum voor de maakindustrie, investeert 15 miljoen euro voor bouw en ontwikkeling van activiteiten in Kortrijk. Het wil van hieruit maakbedrijven ondersteunen.

Antwerp Space stuurt LaRa naar Mars

ESA / PRODEX en Antwerp Space hebben een industrieel contract getekend voor LaRa (Lander Radioscience), een 'martiaans' instrument aan boord ExoMars 2020.

Aandacht voor de nalatenschap van ingenieurs - artikel

2018 is het Europees Jaar van het Cultureel Erfgoed. Hoewel industrieel erfgoedbeheer al lang ingeburgerd is, mangelt het in België aan een langetermijnvisie. En wat met 'gevaarlijk' erfgoed

1,6 miljoen euro voor technologie tegen drugssmokkel in Antwerpse haven

De Belgische douane gaat dit geld onder meer investeren in draagbare spectrometers voor analyse van verdachte substanties, smart seals en observatiemiddelen voor in de lucht en onder water.

Hays heeft ambitieuze groeiplannen

Rekruteringsbureau Hays wil de komende 4 jaar zijn personeelsbestand verdubbelen. Momenteel zijn er zo’n 200 mensen tewerkgesteld. Dit zou moeten groeien tot 400 consultants.

Hoe zal augmented reality de procesindustrie veranderen? - uitnodiging

Tijdens de drie openingsevents van Endress+Hauser komt u te weten hoe technologische vooruitgang de processen en maintenance in de procesindustrie zal veranderen.

RS Components lanceert DesignSpark Marketplace

RS Components (RS) onthulde een bètaversie van een belangrijk nieuw platform: 'DesignSpark Marketplace'. Hiermee kunnen makers, pro-makers, starters en kleine bedrijven hun eigen uitvindingen en productcreaties aan een breed publiek van collega's en ingenieurs tonen en verkopen. >>

Partners