De nanodraad-antenne voor licht: invloed uitoefenen op de richting w..
Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Ans Hekkenberg
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2015/artikel.pag?objectnumber=303958
printerversie
6 juli 2015
De nanodraad-antenne voor licht: invloed uitoefenen op de richting waarin licht zich beweegt
Opto-elektronische componenten worden steeds kleiner. Lasers en leds vormen hier geen uitzondering op, ook hun formaat verschuift naar de nanoschaal. Het werken op deze schaal brengt veel uitdagingen met zich mee. Zo blijkt het niet eenvoudig controle uit te oefenen op het licht dat deze
apparaten uitzenden. Onderzoekers van AMOLF, Technische Universiteit Eindhoven, EPFL (Zwitserland) en CSIC (Spanje) hebben een oplossing gevonden en zijn erin geslaagd om de emissierichting van halfgeleidende nanodraden te sturen. Deze nanodraden zijn veelbelovende bouwstenen van de
opto-electronica op de nanoschaal. Met het sturen van de emissierichting kunnen volumineuze optica, zoals lenzen en spiegels, achterwege blijven. De onderzoekers publiceerden de resultaten in twee artikelen in het wetenschappelijke tijdschrift Nano Letters.
Halfgeleidende nanodraden zijn langwerpige structuren, met diameters die meestal rond de 100 nanometer liggen (1000x dunner dan een mensenhaar). Door de langwerpige geometrie kunnen deze nanostructuren aangesloten worden binnen elektronische circuits, wat een vereiste is in opto-elektronische
apparaten. Deze apparaten zetten licht om in elektriciteit en vice versa. De diameter van de nanodraad is vergelijkbaar met de golflengte van zichtbaar licht. Dankzij deze specifieke afmetingen verbetert de interactie met licht en dat maakt de nanodraden veelbelovende kandidaten voor leds,
lasers, bronnen van enkele fotons en zonnecellen. Echter, de afmeting van deze nanodraden maakt het ook moeilijk om de emissie-eigenschappen in kaart te brengen en te sturen. Het team van onderzoekers is er niet alleen in geslaagd om nauwkeurig te voorspellen in welke richting de nanodraden
het licht uitzenden, maar ook om op de nanoschaal controle uit te oefenen over deze emissierichting. De experimenten zijn uitgevoerd bij Philips Research in het kader van het FOM Industrial Partnership Programme 'NanoPhotonics for Solid State Lighting' en het STW programma 'Flexible very high
efficiency solar cells'.
De onderzoekers hebben twee experimenten uitgevoerd. In het eerste experiment werd de richting van het licht, afkomstig van verticaal georienteerde nanodraden, gewijzigd zodat een smalle straal ontstond. De onderzoekers slaagden hierin door de dikte van de draad aan te passen. De dikte van de
nanodraden bepaalt namelijk de wijze waarop het licht zich voortbeweegt in de nanodraden en hoe het deze nanodraden verlaat, oftewel het emissiepatroon. Deze kennis maakt het in de toekomst mogelijk om op de nanoschaal leds met een vooraf bepaald emissiepatroon te maken.
Bij het tweede experiment stuurden de onderzoekers de richting van het licht afkomstig van een enkele nanodraad, liggend op een glasplaat. Ze bereikten dit resultaat door het zorgvuldig plaatsen van metalen deeltjes dichtbij de nanodraad. Hiermee is de eerste hybride halfgeleidende
nanodraad-metaalantenne voor licht een feit.
Beide onderzoeken werden in juni 2015 online gepubliceerd in Nano Letters. Het onderzoek vergroot het inzicht in de interactie tussen licht en nanodraden en baant zo de weg voor betere apparaten op de nanoschaal, gebaseerd op halfgeleidende nanodraden.
Referenties
D. va n Dam, D. Abujetas, R. Paniagua-Dominguez, J.A. Sanchez-Gil, E.P.A.M. Bakkers, J.E.M. Haverkort en J. Gomez Rivas, Directional and polarized emission from nanowire arrays, Nano Letters 2015.
M. Ramezani, A. Casadei, G. Grzela, F. Matteini, G. Tuetuencueoglu, D. Rueffer, A. Fontcuberta i Morral, J. Gomez-Rivas, Hybrid Semiconductor Nanowire Metallic Yagi-Uda Antennas, Nano Letters 2015.