Wereldrecord gevestigd in de vermindering van de uitstoot van fotonen

ENGINEERINGNET.BE – Het deel van uw smartphone dat het meeste stroom verbruikt, is het scherm. Daarom verhoogt het verminderen van ongewenste energie die uit het scherm lekt de duurzaamheid van een smartphone.

Stel je voor dat je smartphone maar één keer per week opgeladen hoeft te worden. Om de efficiëntie op deze manier te vergroten, is het noodzakelijk om fotonen op een meer gecontroleerde manier te kunnen uitzenden.

Hiervoor ontwikkelde UTwente de ‘MINT toolbox’: een set wiskunde-, informatica-, natuurwetenschappen- en technologietools. Deze gereedschapskist bevat geavanceerde scheikundige hulpmiddelen. De belangrijkste zijn polymeerborstels: kleine chemische ketens die fotonenbronnen op een specifieke locatie kunnen houden.

Promovendus Andreas Schulz van UTwente: “Polymeerborstels worden in oplossing geënt op poreuze oppervlakken van een fotonisch siliciumkristal. Het is een behoorlijk lastig experiment. Daarom waren we erg enthousiast toen we in afzonderlijke röntgenonderzoeken zagen dat de fotonenbronnen op de juiste posities bovenop de borstels geplaatst.”

Met behulp van nanofotonica liet het team zien dat aangeslagen lichtbronnen, met een hogere energie dan het laagste energieniveau van het systeem, bijna vijftigvoudig worden geremd. Dit betekent dat de lichtbron vijftig keer langer geactiveerd blijft.

Het spectrum komt zeer goed overeen met het theoretische spectrum dat is berekend met geavanceerde wiskundige hulpmiddelen.

Medeonderzoeker Marek Kozoň: “De theorie voorspelt nul licht omdat dit een oneindig uitgebreid fictief kristal is. In ons echte eindige kristal is het uitgestraalde licht niet nul, maar zo klein dat het een nieuw wereldrecord vormt.”

Deze resultaten beloven een nieuw tijdperk voor efficiënte miniatuurlichtbronnen en lasers, en voor qubits in fotonische circuits met sterk verminderde verstoringen als gevolg van ongrijpbare vacuümfluctuaties.

De nieuwe multitoolbox biedt mogelijkheden voor compleet nieuwe toepassingen die profiteren van zeer gestabiliseerde aangeslagen toestanden. Deze zijn van fundamenteel belang voor de fotochemie en kunnen mogelijk gevoelige chemische nanosensoren worden.