Kunstmatige magnetische velden voor sturen van fotonen

2 april 2017, 00:00
Photonen bestuurd met elektrische en magnetische velden. Grafiek: Colourbox / Montage Josef Kuster)
Photonen bestuurd met elektrische en magnetische velden. Grafiek: Colourbox / Montage Josef Kuster)
In de moderne informatietechnologie bestaat er een strikte taakverdeling tussen lichtdeeltjes (fotonen) waarmee data snel en betrouwbaar over grote afstanden kunnen worden overgedragen, en elektronen die in computerchips de dataverwerking voor hun rekening nemen. Dat we fotonen niet voor die dataverwerking gebruiken, komt (onder andere) omdat ze niet zo eenvoudig gestuurd kunnen worden als elektronen. Omdat fotonen geen elektrische lading hebben, kunnen ze niet zonder meer met behulp van elektrische of magnetische velden worden gestuurd. Onderzoekers aan de ETH (Eidgenössische Techische Hochschule) te Zürich hebben nu echter experimenteel aangetoond hoe kunstmatige magnetische velden kunnen worden gegenereerd waarmee (via een omweg) fotonen gestuurd kunnen worden.

Hoewel het onmogelijk is om fotonen een werkelijke elektrische lading te geven, kan men ze in zekere zin wijsmaken dat ze er een hebben. Sinds een paar jaar werken onderzoekers bijvoorbeeld aan materialen waarvan de optische eigenschappen tijdens de productie zodanig zijn ingesteld dat fotonen daarin bewegen alsof ze een elektrisch of magnetisch veld 'voelen'. Het nadeel van deze techniek is echter dat deze 'kunstmatige velden' niet of in elk geval niet erg snel veranderd kunnen worden. Maar dat is juist wel nodig om fotonen voor dataverwerking te gebruiken.

De aanpak van de ETH-onderzoekers berust niet op materiaaleigenschappen maar op gebruikmaking van zogenaamde polaritonen. Wanneer fotonen in een materiaal binnendringen waarvan de elektronen zich door de lichtgolven laten verschuiven of 'polariseren' (we praten dan over diëlektrische materialen), vormen ze polaritonen – gekoppelde licht- en polarisatiegolven (of excitonen, met elkaar verbonden elektronen en 'gaten').

De fotonen worden dus veranderd in polaritonen die de excitonen meeslepen als ze zich door een halfgeleider voortbewegen. Via deze combinatie is het mogelijk de fotonen (indirect) te beïnvloeden door het halfgeleidermateriaal aan elektrische en magnetische velden bloot te stellen.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items