Student ontdekt discrepantie in theorie bolvormige nanolasers
UT-student Peter Zijlstra ontdekte tijdens zijn afstudeeronderzoek dat
de theorie over het gedrag van bolvormige nanolasers niet klopt. Samen
met zijn begeleiders, onder wie UT-promovenda Karen van der Molen,
publiceert hij hierover een artikel dat in mei in het gezaghebbende
tijdschrift Optics Letters verschijnt.
Nu complete labs op nanoschaal kunnen worden gefabriceerd, zoeken
wetenschappers naar steeds kleinere lichtbronnen. Zo zouden bolvormige
nanolasers gebruikt kunnen worden als lichtbron in lab-on-a-chip
toepassingen. Bij het karakteriseren van zo'n bolvormige nanolaser
ontdekte student Peter Zijlstra (faculteit Technische
Natuurwetenschappen) dat de gangbare beschrijving van een dergelijke
laser niet klopt. Samen met zijn begeleiders van de Universiteit
Twente en het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) in
Amsterdam (ir. Karen van der Molen, dr. Allard Mosk en prof.dr. Ad
Lagendijk) publiceert hij half mei de resultaten in Optics Letters.
Wetenschappers van de UT en het AMOLF onderzoeken bolvormige deeltjes
om het gedrag van kleine lichtbronnen te analyseren. De bolletjes in
hun experimenten hebben een diameter van 0,01 millimeter, zo'n tien
keer de golflengte van zichtbaar licht. Ze zijn gevuld met dye
moleculen: een soort kleurmoleculen die fotonen uitzenden onder
invloed van een externe pomp, een korte laserpuls van buitenaf. Als de
dye moleculen dicht genoeg op elkaar zitten, kunnen ze elkaar
stimuleren om meer fotonen uit te zenden en zo ontstaat gestimuleerde
emissie: het bolletje is een laser. De pomp zet de nanolaser `aan'.
Om het gedrag van een lichtbron binnenin een bol te beschrijven,
gebruiken fysici een uitbreiding van de Mie-theorie, die aan het begin
van de 20^ste eeuw werd ontwikkeld door wetenschappers als Mie en
Lorentz. UT-student Peter Zijlstra ontdekte echter tijdens zijn
afstudeeronderzoek onder begeleiding van FOM-promovenda Karen van der
Molen, dat de bolvormige nanolasers zich niet zo gedragen als de
gangbare theorie voorspelt.
Die theorie blijkt boven een bepaalde lichtopbrengst te divergeren,
waardoor de nanolaser een soort optische atoombom zou worden. In
werkelijkheid zit er een grens aan de lichtopbrengst, maar de gangbare
theorie blijkt daar niet in te voorzien. Met zeer nauwkeurige metingen
van de intensiteit en de golflengte van het laserlicht hebben de
onderzoekers de gangbare theorie bevestigd, tot op het punt dat de
theorie divergeert. Dat punt heet de laser threshold, en is precies
het moment waarop het licht in de bol zoveel versterkt wordt dat de
bol een laser wordt.
De onderzoekers zijn de eersten die deze discrepantie in de gangbare
theorie ontdekt hebben. Zij stellen in een artikel aan Optics Letters
voor om de theorie aan te passen. Dat kan door rekening te houden met
de dynamica van de korte, externe laserpuls die de nanolaser aanzet en
met het gedrag van de dye moleculen in de bol. Door de aanpassingen
die zij voorstellen, wordt de lichtversterking in de theorie
tijdsafhankelijk en is er geen divergentie meer. Het artikel in Optics
Letters is online gepubliceerd en zal in mei in print verschijnen.
Noot voor de pers:
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met ir. Karen van der
Molen, Universiteit Twente, telefoon (053) 489 54 76,
k.l.vandermolen@utwente.nl, of Menno van Duuren, Bureau Communicatie
UT (m.vanduuren@utwente.nl, 053 489 2210). Meer informatie is ook te
vinden op http://cops.tnw.utwente.nl en op www.fom.nl.
Enschede, 19 april 2006
Top
Laatst gewijzigd op 19-04-2006 11:40:34 door Webmaster
Universiteit Twente