Plasmonen gemeten voor sneller internet
Leidse natuurkundigen gebruiken een nieuwe methode om zogenoemde oppervlakteplasmonen te meten. Onderzoek naar deze deeltjes kan leiden tot nieuwe technologie op basis van licht, zoals sneller internet.
Glasvezel
Wie de nieuwste aflevering van Game of Thrones kijkt, is meestal niet bezig met de miljarden lichtflitsjes die elke seconde door een wereldwijd glasvezelnetwerk razen om de serie beeld voor beeld op het scherm te brengen. Daarbij komen die lichtflitsen ook nog talloze schakelpunten tegen, bijvoorbeeld in de router thuis. Routers kunnen echter niets met glasvezel; ze werken met ‘gewone’ metalen draadjes. Het lichtsignaal wordt daarom omgezet in een elektrisch signaal. De router stuurt de signalen daarna weer door als lichtflitsen. Al dit geknutsel kost veel tijd en het maakt de stream er niet sneller op.
Plasmonen
Downloaden zou veel sneller gaan als routers toch konden werken met lichtsignalen. En het is inderdaad theoretisch mogelijk om licht via metalen draden te sturen. Lichtdeeltjes reizen dan gedeeltelijk over en gedeeltelijk onder het oppervlak van de draad; we noemen ze dan oppervlakteplasmonen. Ze ondervinden dan wel weerstand, maar die kunnen wetenschappers compenseren als ze snappen wat er precies gebeurt. Natuurkundig promovendus Vasco Tenner en groepsleider Martin van Exter bestuderen dit fenomeen en publiceren nu in ACS Photonics een nieuwe methode waarmee ze meer eigenschappen van plasmonen kunnen meten, zoals hun ‘fase’.
Gaatjes
De Leidse natuurkundigen stuurden een lichtflits over een metaaloppervlak gevuld met gaatjes. De interactie met vrije elektronen in het metaal houdt de lichtdeeltjes gevangen aan het oppervlak, terwijl het licht steeds op de gaatjes botst en zo wordt ingesloten in een kleine ruimte. Af en toe kaatst een gaatje toevallig een deeltje weg van het metaal, zodat Tenner het kon meten. ‘We zien al dat we een hoop kunnen leren,’ zegt hij. ‘We hebben de theorie meteen een stukje aangescherpt.’ De doorbraak geeft wetenschappers een nieuwe manier om oppervlakteplasmonen verder te onderzoeken, en ze uiteindelijk te gebruiken voor sneller internet, maar bijvoorbeeld ook voor detectie van losse moleculen om kanker op te sporen of meer details op bankbiljetten.
Artikel
Dit artikel verschijnt op 15 juni in ACS Photonics en is nu al online te vinden.