Een antenne van nog geen micrometer lang kan licht op nanoschaal sturen, ontdekten wetenschappers van FOM-instituut AMOLF.
Voor radiostraling volstaan grote schotelantennes, maar zichtbaar licht heeft zo’n kleine golflengte dat het een minuscule antenne vergt. Die golflengte bedraagt 0,4 micrometer voor violet licht tot 0,7 micrometer voor rood licht. Gouddeeltjes met zo’n formaat in glas-in-loodramen beïnvloeden het licht zodat licht dat door het glas valt dieprood kleurt.
In het Amsterdamse instituut maakten Toon Coenen en zijn collega’s een rijtje van vijf goudcilinders met elk een diameter van ongeveer honderd nanometer. Het rijtje heeft daardoor een lengte van 650 nanometer. “We maakten een kunststof plaatje met daarin vijf gaten”, vertelt Coenen, “en daarop hebben we goudmateriaal afgezet. Na verwijderen van de kunststof resteerde de minuscule antenne.” Een elektronenmicroscopische foto bewees de regelmatigheid van de cilinders.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Waaier
Uiteindelijk moet volgens Coenen zo’n antenne uiteindelijk als een soort schakelaar van zichtbaar licht functioneren, zoals fotonen die vrijkomen uit een quantumdot of een molecuul. Niettemin bestudeerden de natuurkundigen de kenmerken van de antenne met een elektronenbundel. Daartoe moesten ze eerst de meettechniek aanpassen, zodat ze de richting van het uitgezonden licht konden meten en sturen. Die elektronenbundel was, met een diameter van 5 nanometer, smal genoeg om de vijf antenne-elementen afzonderlijk te kunnen raken. Die raken aangeslagen en zenden dan energie in de vorm van lichtdeeltjes weer uit.
De FOM-onderzoekers bepaalden in welke richting de minuscule goudantenne diverse kleuren licht, zoals hier rood licht, uitzond.
De richting waarin de antenne licht uitzendt, hangt af van de lichtkleur. Zo produceert de antenne als het ware een regenboogkleurige waaier van licht. Voor het eerst hebben de Amsterdamse natuurkundigen, zo schrijven ze in het vakblad Nano Letters, de richting van een lichtbundel kunnen beïnvloeden op een schaal die veel kleiner is dan de golflengte van licht.
Erick Vermeulen
