Onderzoekers van de Vrije Universiteit Brussel en Harvard University zijn er voor het eerst in geslaagd om nabije-veld licht, dat is licht dat aan oppervlakten blijft kleven, vorm te geven.
Wanneer het over onzichtbaar licht gaat, denk je spontaan aan licht met golflengten die buiten het gebied van het zichtbaar licht vallen, zoals ultraviolet, infrarood, microgolven of X-stralen. Maar er bestaat ook licht dat we niet zien omdat het ons oog nooit bereikt. Neem bij voorbeeld een spiegel. Hoe perfect je die ook maakt, er blijft steeds een klein restje van de invallende straling kleven aan de het spiegeloppervlak. Dit heet het nabije-veld licht. Je kan het vergelijken met de druppeltjes die aan de wand van je glas blijven plakken nadat je het leeggedronken hebt.
Een klein effect met groot toepassingsbereik
Het klinkt als een leuk weetje, maar het is veel meer dan dat. Wanneer je de wereld van het allerkleinste wil onderzoeken met een optische microscoop, kan je geen structuren bestuderen die kleiner zijn dan de golflengte van het licht van je microscoop. Of als je licht door een optische vezelkabel wil jagen, moet de diameter ervan minstens even groot zijn als de golflengte van het licht.
Met het nabije-veld licht kan je deze beperkingen evenwel omzeilen en informatie vergaren op een schaal die kleiner is dan de golflengte. Daar wordt vandaag al handig gebruik van gemaakt in de ultrahoge-resolutiemicroscopie. Maar het potentieel is aanwezig voor een veel bredere waaier van toepassingen, gaande van deeltjesmanipulatie over optische communicatie en gegevensopslag tot moleculaire detectie die de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen faciliteert.
Belangrijke stap
Om dat potentieel te benutten, moet je dat nabije-veld licht wel kunnen sturen, net zoals je de ons vertrouwde lichtstralen manipuleert met lenzen, telescopen, prisma's en hologrammen. Een groep onderzoekers heeft nu een flinke stap vooruit gezet op dat vlak. Op 24 juli publiceerden ze de resultaten van een nieuwe methode in Science.
'Na elke stuitering verandert het licht van vorm en plant het zich voort met een ander ruimtelijk patroon'
Vincent Ginis, hoofdauteur en professor aan de Vrije Universiteit Brussel en gastprofessor aan Harvard legt uit: ‘We ontwikkelden een component waarin licht doorheen een golfgeleider beweegt. Hierin stuitert het licht heen en weer. Na elke stuitering verandert het licht van vorm en plant het zich voort met een ander ruimtelijk patroon. Wanneer alle verschillende patronen van het nabije-veld licht over elkaar heen worden gelegd, ontstaat er een specifieke vorm.’
Die specifieke vorm laat zich voorprogrammeren door de amplitude van de fase van het stuiterende licht aan te passen. Ginis: ‘Het is een beetje als muziek. De muziek die je hoort bestaat uit een rij van vele noten die door een componist in patronen zijn samengevoegd. Het geluid van één noot alleen is erg vlak, maar met veel noten samen kun je prachtige muziek genereren. Terwijl muziek in de tijd werkt, werkt onze licht-component in een driedimensionale ruimte. Het extra intrigerende aspect van onze techniek is dat de ene noot als het ware de andere genereert.’
Met een knipoog naar Le Petit Prince structureerden Ginis en zijn collega’s het nabije-veld licht in de vorm van een olifant in een boa-constricor. Of was het een hoed?
