Mislukt laser-experiment levert toch lichtpuntje op

Een mislukte poging van onderzoekers van het FOM-instituut en een Amerikaanse universiteit om siliciumlasers te onderzoeken heeft tot een onverwacht resultaat geleid. De lichtverstrooiing bij de proef bleek vreemde eigenschappen te vertonen.

De medewerkers van het instituut voor Atoom- en Molecuulfysica van de FOM en van het California Institute of Technology trachtten met hun onderzoek een stap dichterbij een belangrijke mijlpaal voor optische communicatie te raken. In een poging de in 2000 gepubliceerde resultaten van een groep Italiaanse onderzoekers te reproduceren, wilden zij een laser bouwen met siliciumdeeltjes. Indien dit zou werken, zou optische communicatie in het silicium van processors geïntegreerd kunnen worden, waardoor de huidige hybride oplossingen niet langer nodig zouden zijn.

In de testopstelling van Caltech werd licht in een trilholte bestaande uit een ring van glas opgesloten, waardoor het licht een miljoen maal kon resoneren. Door nanodeeltjes silicium in de trilholte te introduceren, probeerden de onderzoekers een laser-werking aan het silicium te ontlokken. De nanodeeltjes vertoonden echter alleen lichtverstrooiende, en geen lichtversterkende eigenschappen. Maar juist in de lichtverstrooiing namen de onderzoekers een onverwacht verschijnsel waar: het door de siliciumdeeltjes weerkaatste licht verliet de trilholte nooit. Daarmee gedraagt verstrooid licht in een trilholte zich vergelijkbaar met een lichtbron in een trilholte: ook die blijft opgesloten.

De onderzoekers van het FOM en Caltech publiceerden hun bevindingen in het vakblad Physical Review Letters. Daarin beschrijven zij het experiment en concluderen ze dat 99,8 procent van het verstrooide licht in de holte blijft. De oorzaak hiervan dichten zij toe aan het Purcell-effect, het fenomeen dat een lichtbron zijn licht vooral de trilholte instraalt en niet naar buiten. Daarmee is gebleken dat het verstrooiproces niet alleen door de silicium-nanodeeltjes wordt veroorzaakt: ook de interactie met de trilholte speelt een rol. Een directe toepassing voor deze onverwachte ontdekking is er echter vooralsnog niet.

Reacties (64)

Is dit ook een vorm van energie opslag?

Misschien een lamp die overdag licht opvangt en die je 's avonds langzaam kan laten 'leeglopen'?

Het probleem van licht is dat de reacties zo ontzettend inefficient zijn. Het merendeel van de chemie die we om ons heen zien is gebaseerd op thermochemie (warmte toevoeren of onttrekken) en maar zeer weinig op fotochemie. De natuur vormt natuurlijk de grote uitzondering, daar is dat proces uitermate geoptimaliseerd, maar ja de natuur moest wel het was veelal de enige enrgiebron die aanwezig/voor handen was.

Zelf heb ik een promotieonderzoek gedaan in de fotochemie. Je bent dan alleen geïnteresseerd in de mechanismes die optreden. Om dat soort onderzoek te doen om energie op te slaan die je later weer vrij kunt maken (hetgeen heel goed mogelijk is) is maar zeer beperkt toepasbaar. In mijn experimenten ging er in ieder geval een enorme bak energie in en het rendement zal ik maar niet noemen, want dan krijgt Den Haag nog spijt van de centjes die erin gestopt zijn .

Dus nee, daarvoor is dit proces zeer zeker niet bruikbaar. Het was overigens ook absoluut niet het doel. Het doel was om de diverse "processen" binnen de computertechniek en alles wat daar om heen zit beter op elkaar aan te laten sluiten. Maar of daar een laserachtige techniek de oplossing voor is.......

Dit klint als een betere manier om fotonen op te slaan dan jij voorstelt.

Spiegels en andere natuurkundige methodes kunnen vrij makkelijk alle fotonen in de range 100nm-1000nm gelijk behandelen. Dit betekent dat je alle kleuren licht gelijk kunt behandelen.

Fotochemie is vrijwel altijd sterk afhankelijk van de golflengte van het licht. Als een reactie werkt met 700 nm fotonen, dan is een 800 nm foton waardeloos (haalt de drempelenergie niet) terwijl de extra energie van een 600nm foton ook verloren gaat.

Bestaat al http://www.apartdesign.nl...99-euro/sun-20jar/kado-s/

Wat is nu het baanbrekende hieraan?

Het zal vast een geweldige ontdekking zijn maar het licht verlaat de trilholte niet zegt mij helemaal niks.

Als iemand hier wat meer uitleg over kan geven graag.

het baanbrekende is dat je licht dus kan opslagen zonder dat de lichtbron dan nog actief moet zijn. Als je de trilholte op een bepaald moment verbreekt kan het licht dan opnieuw ontsnappen, waardoor je geconcentreerde lichtpulsen kan genereren die veel sterker zijn dan de origineel gegenereerde puls, omdat ze allemaal quasi gelijktijdig worden vrijgelaten

Leuk als men een stuurbare trilholte kan maken, krijgt men dan een nieuw type geheugen.
Je zou dan info kunnen opslaan in de trilholte (wel of geen licht).
of zelfs meer info in dat punt geel blauw rood groen of geen licht in dat punt.
Wel nog een methode nodig dan om het licht weer vrij te laten en te analyseren.

Of het echt nuttig is ?? zal de toekomst uitwijzen.

Voor digitaal is wel of geen licht bevatten (0 of 1) voldoende, dus misschien was dit achteraf (wanneer we optische chips hebben) nou net toch de missing link.

Hoe ga je dan die holtes dan besturen?

Niet om flauw te doen, maar dat is nou net het principe van een laser. Het probleem is hier nu net dat ze het licht de holte niet meer uit krijgen in plaats van het verwachte gedrag dat de siliciumdeeltjes het licht (versterkt) de holte uit zouden schoppen.

Het is ook niet baanbrekend, staat ook nergens. Anders zou het wel ergens anders dan in PRL gepubliceerd worden (Science, Nature varianten etc). Gewoon iets proberen te reproduceren, niet gelukt, wel iets anders opgemerkt dat niet verwacht was en misschien implicaties heeft en dus het waard is om in PRL te zetten..

Het is een weerlegging van eerder onderzoek dat wel in Nature werd gepubliceerd. Mogelijk komt er nog een publicatie in Nature.

PRL is dan ook specifiek voor korte, snelle publicatie voordat het "echte" paper verschijnt. Vaak als een onderzoek nog loopt en de onderzoekers al tussentijds interessante vindingen hebben.

Ik vraag me precies het zelfde af het zal vast een wereld schokkende vinding zijn maar wat doe je er mee? Levert dit nu een beter begrip op van dingen als zwaartekracht, licht golven, de geboorte van zonnestelsels of iets anders?
Ik kan me niet aan het gevoel onttrekken dat er vast iets mee gedaan kan worden maar helaas ontgaat het geen dat zou kunnen zijn me volledig.

Iedere uitvinding kan worden 'gemixt' met andere uitvindingen. Echter zal in veel gevallen het geen nieuwe bruikbare uitvinding opleveren.
Andere uitvindingen worden juist succesvoller door een combinatie van technieken.
En wellicht ontstaat er niet direct een bruikbaar product, maar toch nog wel een tussenproduct.

Het feit dat je licht kan opslaan in een trillingsholte is op zich al indrukwekkend!
Wellicht dat je de trilholte weer kan openen door een magnetisch veld of een optische puls of iets. Of misschien kun je de lichtpuls intern verzadigen, of juist opheffen.

En geloof me.. er komen vanzelf toepassingen voor! Zo lang de kennis maar verspreid wordt over een grote groep. Dan denkt oppeens iemand.. heej, dat effect kan ik mooi gebruiken voor:"bla blah en zus en zo"

Ik heb de link naar het onderzoek niet gelezen, maar uit de context van wat hier op tweakers staat zou je eruit kunnen halen dat dit een manier kan zijn voor optische schakelingen. Je kan nu "simpel" licht ergens naar toe sturen en op een specifieke plek opslaan. Net zoals bij geheugen. Dit is een stap in het maken van logische optische schakelingen, wat in de theorie vele malen sneller zou zijn dan elektronische schakelingen.
Nu moet men nog een manier vinden om het licht in de "trilholte" aan te tonen en er ook weer uit kunnen halen (wissen).

Dit is de belangrijke mijlpaal die volgens mij wordt bedoeld.

Je bedoelt behalve het feit dat het wetenschappers bij toeval gelukt is om licht op te slaan zonder dat de lichtbron nog actief is?

Ik snap best dat je het niet snapt, om een bevinding dan belachelijk te maken slaat natuurlijk nergens op. Hoe dit toegepast moet/kan worden is nog niet helemaal duidelijk, maar het lijkt mij dat je dit kan gebruiken om informatie op te slaan bijvoorbeeld.

Er zal vast wel een stel mensen op zoek zijn naar een dergelijke oplossing, je weet niet wat dit soort vindingen betekenen voor andere onderzoeken.

Ik bedenk maar wat..... :
1. in de bioscoop zijn de muren meestal zwart om niet teveel licht terug te kaatsen en hoe minder licht er wordt teruggekaatst hoe donkerder de zaal hoe duidelijker een film tot zijn recht komt.
2. Het spiegelen van een monitor kan zeer vervelend zijn vooral als je buiten met je laptop in de zon zit ... het zou toch te gek zijn als dat zonlicht gewoon wordt 'opgevreten'.
3. Als licht iets niet meer verlaat zou je ervan uit kunnen gaan dat dit wordt omgezet in beweging of een andere vorm van energie. Bedek je camping pannetje met een laag van dit spul en het koken in de volle zon gaat een stuk sneller.

Wat dit met bovenstaande artikel te maken heeft ontgaat me compleet. Ik hoop dat je dit allemaal ironisch bedoelt want het gaat absoluut nergens over.

1. Een bioscoop zaal vergelijken met een trilholte van glas van nm schaal? Misschien heeft het medium en de maat een nut denk je niet?

2. Er wordt geen extern licht "opgevreten", laat staan licht van een zon op een laptopscherm

3. wtf... gewoon een zwarte coating is ook prima overigens om zonlicht te absorberen. Geen vage trilholtes nodig. Nou is alleen de zon niet enorm sterk.. dus als je er water mee wilt koken ben je wel even bezig.


Je hebt een positieve instelling iig..

een andere toepassing maar dan een beetje off-topic:

je hebt een bierflesje waar et bier nooit uittrilt.
Kun je er niet van geneten maar dan heb je het altijd bij de hand...

Het nieuws is vooral een "tegenslag".
Voor beter begrip ("voor de wetenschap") is de ontdekking vast een stapje vooruit, maar dat is het dan ook
(Als ik het goed begrijp)

Een experiment mislukt nooit.
Hij verloopt hooguit anders dan verwacht.

fout, indien je een bepaald experiment met een zeg een bepaalde set randvoorwaarden wil uitvoeren en je ontdekt achteraf dat je niet aan die voorwaarden hebt voldaan dan zijn je resultaten waardeloos en dan is je experiment mislukt. Je bedoeld denk ik dat onderzoek nooit mislukt omdat je altijd bekijkt of iets kan of niet en het antwoord altijd een gradatie van of nee is.

fout......
Niet zo stellig hè!
Een experiment dat niet voldoet aan de randvooraarden die je aanvankelijk gesteld hebt is gewoon verkeerd uitgevoerd. Echter het maakt de resultaten niet waardeloos, sterker nog het kan tot heel verrassende resultaten leiden die heel waardevol zijn.
Een experiment is mislukt als je niets met de resultaten kunt doen er geen enkele conclusie uit kunt trekken. Maar ook hier moet je weer voorzichtig mee zijn, want over een paar jaar kun je nieuwe inzichten ontwikkeld hebben waardoor ineens dat waardeloze experiment heel waardevol wordt.....

De essentie van dit verhaal ontgaat mij een weinig. Het principe van een laser is dat licht zich zodanig versterkt dat het op een gegeven moment zo sterk is dat het door de wand heen kan "prikken". Dit hebben ze hier proberen te bewerkstelligen door het licht een miljoen keer rond te laten tollen in een trilholte. Dat het silicium alleen verstrooiende eigenschappen heeft kan liggen aan het feit dat de verkeerde golflengte is gebruikt, maar in het artikel wordt beweerd dat ze zeer veel verschillende experimenten hebben gedaan, dus er zal wel geen enkele bruikbare golflengte gevonden zijn.
Op het moment dat het licht verstrooid wordt treden er twee effecten op het licht gaat alle kanten op en zal elkaar zo nu en dan uitdoven en versterken, in ieder geval zal maar in een zeer laag percentage de gewenste lichtsterkte bereikt worden om de trilholte te kunnen verlaten (dat kan die 0,2 % verklaren), de rest blijft (natuurlijk) gewoon gevangen, want het is immers niet sterk genoeg.

Het opzienbarende van dit experiment ontgaat mij dus een beetje met de huidige kennis die ik van het experiment heb. Wel is waardevol dat de Italianen zijn teruggefloten die iets voor de fanfare uitliepen te roepen dat silicium een lichtversterkend effect heeft zonder dat ze daar directe bewijzen voor aan konden dragen.
In de tijd dat ik nog onderzoek op de universiteit deed, waren dat voornamelijk Amerikanen die deze praktijken hadden.... Zij moesten immers hun onderzoek gefinancieerd krijgen en dat lukte alleen met resultaten, gefingeerd of niet....

nou ja, tis wat genuanceerder. Zo kan je bijvoorbeeld prima afstuderen met een "mislukt" experiment, of een experiment zonder resultaten. Als je je onderzoek maar goed hebt opgezet en alles netjes documenteerd...

tsja afstuderen kan wel, cum laude zal het echter niet worden hoor... Niet hier in Delft in elk geval

Inderdaad een experiment kan niet mislopen, hooguit een andere uitkomst hebben dan verwacht.

Remember Alexander Flemming (dude van de penicilline)? Was ook een zogenaamd "mislukt experiment", gelukkig gooide hij zijn bacterie culture dish niet weg, dat had veel levens gekost: http://nl.wikipedia.org/wiki/Alexander_Fleming

Zei mr. Nobel ook toen ie meermaal z'n lab opblies. En het verliep ook anders dan verwacht het hielp mensen, maar dan wel met andere mensen op te blazen.

_{(ok zo ging het niet precies maar was even grappig te vermelding in deze context)}

Wetenschap blijft mooi... Je zult nooit alles begrijpen als je niet elk klein deeltje en dingetje in de wereld onderzoekt, hoe onbelangrijk en vanzelfsprekend het ook lijkt te zijn.

Eigenlijk blijkt daar meer uit dat "weten"schap nog in de kinderschoenen staat en men lang niet zoveel begrijpt als men denkt te begrijpen.

Maar begrijp ik nou goed dat je hier mogelijk onzichtbare toepassingen zou kunnen bouwen?

Eigenlijk blijkt daar meer uit dat "weten"schap nog in de kinderschoenen staat en men lang niet zoveel begrijpt als men denkt te begrijpen.

Dat is het mooie van wetenschap: elk antwoord op een vraagstuk produceert nieuwe vragen Tevens kan een antwoord voor technologische, medische of anderszins nuttige vooruitgang zorgen.

Maar begrijp ik nou goed dat je hier mogelijk onzichtbare toepassingen zou kunnen bouwen?

Bijna goed. Onzichtbaar impliceert een volledige doorlating van licht. Doordat je juist alle licht vasthoudt, en er dus geen licht van de zgn. trilholte je oog bereikt, lijkt de holte zwart.

Even niet gehinderd door enig verstand van zaken uiteraard

Nee, dat is te kort door de bocht. Lichtpaden zijn omkeerbaar. Dat betekent dat er dus ook geen licht van buiten deze trilholte in kan. Maar wat er dan mee gebeurt weet je niet. Het zou net zo goed kunnen dat die fotonen teruggekaatst worden. Dan is de trilholte aan de buitenkant wit.

Idd, mensen begrijpen echt nog maar een zeeeeer klein deel van de natuur en het leven. Daarom is basaal onderzoek ook zo belangrijk, jammer genoeg is daar niet altijd geld voor.

Ik denk overigens niet dat je hiermee iets onzichtbaars kunt maken... daarvoor moet het licht achter een voorwerp bekleed met dit materiaal doorgegeven worden aan de voorkant en andersom. Ook wordt zo'n voorwerp niet super transparant.

Eerder dat je gewoon iets zwarts ziet, aangezien al het ligt erin wordt opgenomen. Of ik begrijp het niet juist

daarom niet. Je ziet iets zwart als het geen licht uitstraalt of weerkaatst, maar hier wordt enkel gesproken over het opslaan van licht in zo'n holte. Er is nergens vermeld dat licht dat achteraf na het "sluiten" van de holte er nog op instraalt ook opgesloten wordt. Als dat gewoon kan weerkaatsen (of enkel bepaalde golflengtes van het licht geabsorbeerd worden) kan het dus zijn dat je nog steeds het volledige kleurspectrum kan zien...

Zo'n trilholte is gesloten. Als er geen licht uit kan, kan er ook geen licht in. "Halfdoorlatende" spiegels bestaan in de natuurkunde niet.

"Verliet nooit"... maar dan met 99,8% blijft erin... wat gebeurd er met die 0,2% dan?

Waarschijnlijk heb je normaal gesproken bij opgesloten licht uiteindelijk verval. De woordkeuze in het stuk hier boven impliceert dat er in geen geval sprake was van verval of later toch nog verlaten van de holte bij de ingesloten 99,8%

Ik ben toch licht teleurgesteld in het onderzoek. Maarja, zo belichten ze het geheel eens van de andere kant.

Maar toch wel grappig, er zijn maar weinig onderzoeken die helemaal niets opleveren. Ook al is het resultaat anders dan gepland, er worden bijna altijd wel neveneffecten of bijzondere vondsten gedaan.

[Reactie gewijzigd door kemphaas op 14 juli 2009 15:35]

Nou ja.. er is natuurlijk ook wel een lichte drive om "mijn god we moeten ook wel *iets* eruit zien te halen anders lijken die paar ton (of ietsjes meer) subsidie zo wasted".

Een beetje goed projectvoorstel zorgt dat er escape routes en haalbare stations inzitten. Na paar jaar helemaal niets kunnen publiceren is redelijk desastreus voor je carriere.

Een zeer verwarrend bericht waar je echt wat kennis voor moet hebben, maar het klinkt alsof het licht opgeslagen wordt. En dan opgeslagen als 'geen licht' tot het vrij komt, en dan licht geeft? En dan kun je dit licht bewaren (misschien licht met info erin?) en dan doorsturen als het er klaar voor is.

Klinkt als een manier om data in licht (dat heel snel is) te kunnen opslaan..

Is er eigenlijk wel iemand die precies weet waar dit over gaat?

Wat jij zegt klopt ongeveer wel. Punt is alleen dat het in deze gewoon random lichtdeeltjes betreft. Hoe dat uitgelezen moet worden is een raadsel. Welke toepassingen je hierop zou kunnen toepassen is niet duidelijk.

Caltech is er in ieder geval in geslaagd om licht op te slaan zonder dat de lichtbron blijkbaar nog actief was. Het is een stap voorwaarts dus.

Dus dit kan eigenlijk een batterij worden voor licht ipv voor stroom?
Of zit ik er nu helemaal naast.

ik snap nu de woordgrap pas

maareh, begrijp ik nou goed dat die 99,8% 'voorgoed' blijft opgeslagen? je zou verwachten dat je altijd wel een klein beetje verlies hebt per $tijdseenheid..

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 24417 op 14 juli 2009 17:51]

Je vermoeden klopt. Quantummechanica verbiedt oneindige opslag. Vanwege de Heisenberg onzekerheid zullen fotonen spontaan buiten de ring opduiken.

als ik het goed begrijp is er dus geen licht aan het eind van de tunnel?

Er is ook geen einde aan de tunnel.