Onderzoekers vangen licht en geluid in nanokristal

Amerikaanse onderzoekers van het Californische Institute of Technology hebben een nanokristal ontwikkeld waarin gelijktijdig licht- en geluidgolven vastgehouden kunnen worden. De techniek kan voor communicatie gebruikt worden.

Wetenschappers waren er al eerder in geslaagd lichtgolven op te sluiten in kristallen en ook geluidsgolven konden al routinematig worden ingesloten. De onderzoekers van Caltech, de Californische tegenhanger van het bekende MIT, hebben echter een nanokristal ontwikkeld waarin licht en geluid gelijktijdig in hun bandgaps gevangen kunnen worden. De beide golven interacteren zeer sterk in de nanokristallen, wat mechanische vibraties tot gevolg heeft.

De mechanische trillingen hebben zeer hoge frequenties: de optomechanische kristallen, zoals de licht- en geluidnanokristallen genoemd worden, trillen miljarden malen per seconde. Met deze trillingen in het gigahertz-bereik kunnen de kristallen gebruikt worden om grote hoeveelheden informatie in korte tijd te versturen, waarmee de kristallen als basis voor communicatie-apparatuur dienst kunnen doen.

Daarnaast zouden de kristallen ook ingezet kunnen worden als zeer gevoelige balans: moleculen zouden door de kristallen gedetecteerd en gewogen kunnen worden. De verschillende functies van de optomechanische kristallen kunnen in standaard silicium gerealiseerd worden: standaard halfgeleiderproductiemethoden kunnen ingezet worden om de kristallen te vervaardigen.

Wat vind je van dit artikel?

Geef je mening in het Geachte Redactie-forum.

Reacties (34)

Buiten communicatie, zou men op deze manier ook data kunnen opslagen? Ik denk aan geavanceerde toepassingen bijvoorbeeld in de ruimte industrie voor de opslag van de realtime opslag van licht & geluid bij bijvoorbeeld foto's van sterren e.a. zodat men de data later kan gebruiken voor een identieke simulatie op aarde of dergelijke. Misschien wat vergezocht maar toch ...

Invangen van geluid en licht in kristallen waardoor een kristal anders gaat trillen wil volgens mij niet zeggen dat je er data mee kunt opslaan, het is meer een converter (naar trilfrequentie van een kristal), als je dit in een zender inbouwt kun je je draaggolf (met de basis frequentie van dit kristal) moduleren met licht en geluid zonder dat je daar een andere convertor (microfoon of lichtsensor voor nodig hebt), wat precies het nut daarvan zou zijn ontgaat me even, de huidige vormen van modulatie voldoen volgens mij veel beter. Misschien zet dit kristal wel geluid en licht om op een veel preciezere manier dan de huidige omzetters?
Dat je überhaupt de resonantie frequentie van een kristal kunt veranderen (m.b.v. licht en geluid) is wel nieuw, normaal blijft die resonantie frequentie gelijk en veranderd die alleen als de omgevingtemperatuur veranderd of als je dat kristal gaat slijpen.

[Reactie gewijzigd door een_naam op 28 oktober 2009 11:18]

Ik kreeg inderdaad ook eerder het idee dat je het als een soort CCD/CMOS-microfoon-combinatie kunt toepassen, dan als opslagmethode.

De geregistreerde trillingen moeten dan nog wel vertaald worden naar gangbare signaalverwerking, of er moet een geheel nieuwe vorm van signaalverwerking worden ontwikkeld.

of als je dat kristal gaat slijpen.

Hier is geen sprake van slijpen maar lithografie:

De verschillende functies van de optomechanische kristallen kunnen in standaard silicium gerealiseerd worden: standaard halfgeleiderproductiemethoden kunnen ingezet worden om de kristallen te vervaardigen.

Ik zat met hetzelfde idee in mijn hoofd. Je ziet/zag het veel in sf. Bijvoorbeeld in stargate. Maar hoeveel informatie zou er tegelijk in kunnen?

@Stargate
Ik vroeg me altijd al af waarom men kristallen gebruikte. Ik bedoel, hallo een kristal, waarom geen usb stick ding? Maar blijkbaar zijn die schrijvers toch wel serieus op de hoogte van hun technologie!

sterker nog, veel werk uit "oude" SF boeken, wat in hun uitgavetijd als fantasie,nonsens enz werd verguisd, zie je later inderdaad in het echt terug komen.

De ideeen zijn het nooit het probleem, alleen de (technische) uitvoering is op het moment van bedenken meestal niet aanwezig

Data opslaan is een mooi idee, maar wat dacht je van energie opslaan

Hoe moet ik dat zien, dat 'vangen' in een kristal? Wordt er een licht/geluidsgolf op het kirstal gericht, die dan de frequentie van die stralen aanneemt?

Zover ik het begrijp, ook uit het bronartikel, is deze uitvinding geschikt om licht en geluidsgolven te moduleren met elkaar, dus ook omkeerbaar. In principe komt het erop neer dat nu, naast photonen en elektronen, ook phononen (soort kleinste "geluidsdeeltje" gebruikt kunnen worden voor informatietransport op bv. een chip.
Deze phononen kunnen gebruikt worden om vervolgens weer licht mee te moduleren, waardoor deze phonenen dus weer optisch uit te lezen zijn.
Dus even in simpel schema;

Lichtgolf -> omzetten(moduleren) naar geluidsgolf -> propagatie op een chip naar stuk verderop -> evt. bewerking/modulatie met andere (geluids)golf -> terug omzetten naar licht en bv. uitlezen

Ik vermoed dat het iets te maken heeft met brekingsindexen van golven. Maar pin me hier niet op vast . Dat zou alleen nog maar licht kunnen zijn maar geluid snap ik de ballen van in dit geval.

Kan er met die kristallen geen energie worden opgewekt als ze dan miljarden keren per seconde trillen?

Neen. Het in stand houden van trillingen kost altijd energie, hoe weinig ook.

Ja, maar als je die energie niet zelf hoeft op te wekken maar enkel te vangen (zoals ook bij zonne-energie en windkracht) dan kan je het dus wel omzetten naar bruikbare energie (wat in algemene woorden ook gewoon onder 'opwekken' valt).
Afhankelijk van hoe lang die trillingen door blijven gaan kan dit best nog eens een mooi alternatief voor batterijen worden.

energie in de vorm van warmte. dat is wat je nu voelt.. bij 0K zijn er geen trillingen en daarom ook het absolute nulpunt. daarboven zijn er wel trillingen en dat ervaren wij als warmte.

Nou ik ervaar iets als 10K nou niet echt bepaald als warmte moet ik zeggen

In theorie kan je bewegingsenergie omzetten naar datgene wat je nodig hebt bijvoorbeeld stroom Alle elementaire deeltjes trillen feitelijk door invloed van warmte (straling) dat is dus niet nieuw. Vraag is alleen hoe je dergelijke "kleine" beweging omzet in andere vorm van energie. Hier is voorzover ik weet nog geen passende grootschalige oplossing voor.

Hoe meer je uitvindt hoe meer vragen je hebt maar ik begin toch meer en meer te geloven dat we binnen 100den jaren zo ver geëvolueerd zullen zijn qua techniek dat alles mogelijk is, zelfs sneller gaan dan het licht als ultiem doel.

Je moet wel realistisch blijven... of jezelf even inlezen over het fenomeen licht.
http://en.wikipedia.org/wiki/Light

[Reactie gewijzigd door Limaad op 28 oktober 2009 09:57]

Tsja, we gaan ook al sneller dan het geluid. Er is altijd een mogelijkheid dat iemand toch een oplossing vindt. Dat dan de huidige theorien in de prullebak kunnen is jammer, maar dat is in het verleden ook al meermaals gebeurd in de wetenschap. Daarnaast worden de theorien op dit moment ingewikkelder en ingewikkelder om alle bekende fenomenen in de theorie te laten passen. Vaak een teken dat de basis theorie zelf niet correct is. Dus ik heb goede hoop

Ik wil het jou wel zien doen . Als je de snelheid van het licht wilt behalen, zou je gewicht moeten dalen naar nul. Je zou gewichtloos zijn. De enige manier dat een foton (licht) met de lichtsnelheid beweegt is omdat het geen massa heeft.

Owja, en dan de energie nog.
Als ze zo ver komen, dat je ook 'iets langzamer' dan de lichtsnelheid wilt reizen, dan zal de energie die daar voor nodig is in de buurt zitten van de energie van de zon per seconde.

[Reactie gewijzigd door pruimenpit op 28 oktober 2009 11:06]

Als je een warp-bubbel maakt, zoals bedacht in 1994, dan is het wel mogelijk in theorie. Er worden steeds realistischer modellen gemaakt, maar ze zijn nog steeds praktisch onhaalbaar.

Negatieve energievelden moeten bijv. gemaakt worden en voor zover ik weet is dat nog niet gedemonstreerd.

Ik zou niet raar staan kijken als iemand in zeg 60 jaar de basis van warptechnologie demonstreert.

Een warpbubble is dan ook een beetje vals spelen, maar voor elke praktische betekenis van sneller dan licht ga je sneller dan licht. Met een conventionele raket met oneindig veel brandstof zul je dat volgens de huidige theorieën inderdaad niet zien en ik zie dat ook niet zo snel veranderen.

relatief gezien dan... vanuit het object wat SDL gaat veranderd er niets aan zijn eigen massa....

Volgens mij klopt dat niet helemaal, deeltjes bewegen niet onder invloed van warmte, maar deeltjes ontvangen straling (van de zon bijvoorbeeld) en zetten dit om in beweging. deze beweging noemen wij warmte.

als je dus een object volledig zou kunnen afsluiten van (zonne)straling zou het vanzelf naar 0K gaan?
Ik denk dat ze daar met smart op zitten te wachten bij CERN.

Iedereen snel kijken naar SCiFi channel want het is het journaal van morgen! Echt geniaal hoeveel we van die techniek nu uitvinden en willen gaan gebruiken. Nu nog een hardeschijf maken die niet meer opslaat in binair, want dit is wel zo ouderwets!

Het is de toekomst. Series als Startrek, Stargate en al het andere waar je een scifi boy voor moet wezen worden realiteit. En degene die deze series hebben gekeken hoeven bij aanschaf van toekomstige (luxe)artikelen de handleiding niet meer te lezen!

Of je nu een alfabet van 0 en 1 gebruikt of van 0,1,2, qua informatica is het precies hetzelfde. Dus, ik zie niet helemaal waarom mensen je voor deze reactie waarderen, maar goed.

Helemaal geen slecht idee KimG

Maar wat voor communicatie-apparatuur bedoelen ze dan, telefoon?

Ik zeg een startrek scherm... een lcd/oled scherm wat ook als camera en mic fungeerd.

Ik zie Stargate kristallen in een computer.

Toch wel gaaf dat er hier op Tweakers zo'n groot scala aan verschillende onderwerpen berichtgeven.

Nog even en we kunnen net als Jor-El ons bewustzijn kwijt in kristallen

Terug naar analoog !!

En iedereen maar denken dat digitaal de toekomst was, het is nu alleen nog maar het heden.