Een “fononlaser” zendt geluidsdeeltjes uit in plaats van licht
Dmytro Razinkov/Alamy
De kleine, zwevende bal bevindt zich in het midden van een ongelooflijk heldere laser die geluidsdeeltjes afvuurt in plaats van licht.
Net zoals een lichtstraal bestaat uit vele deeltjes die fotonen worden genoemd, bestaat geluid uit deeltjesachtige delen die fononen worden genoemd. Al tientallen jaren creëren onderzoekers ‘fononlasers’ die deze deeltjes in een smalle straal produceren, vergelijkbaar met de manier waarop optische lasers fotonen uitzenden.
Nu hebben Hui Jing van de Hunan Normal University in China en zijn collega’s de helderste fononlaser tot nu toe gemaakt.
Het hart van hun apparaat was een silicakorrel van ongeveer een micrometer, ongeveer zo groot als een typische bacterie. Ze gebruikten twee lichtstralen om het graan te laten zweven en omringden het met een reflecterende holte. Bij elke kleine trilling van deze bal ontstonden fononen, die vervolgens in de holte werden opgevangen en versterkt. Dit ging door totdat er genoeg fononen waren om een laserachtige straal te maken.
Verschillende onderzoeksgroepen hebben eerder soortgelijke ontwerpen getest. Maar Jing en zijn collega’s voegden vlak onder de kraal een elektrode toe, die zorgvuldig geselecteerde elektromagnetische signalen produceerde. Door deze aanpassing werd de “helderheid” van de laser vertienvoudigd – de hoeveelheid stroom die hij op elke fononfrequentie leverde – en werd de straal strakker en ging hij langer mee. Jing zegt dat eerdere apparaten van zijn team en anderen slechts tientallen minuten werkten, maar dat de nieuwste fononlaser meer dan een uur kon werken.
Fononen worden minder beïnvloed door bewegingen door vloeistoffen, dus ze zouden effectiever kunnen zijn dan conventionele lasers voor het in beeld brengen van waterweefsels in de biogeneeskunde of in sommige diepzeemonitoringapparatuur, zegt Jing.
Maar Richard Norte van de Technische Universiteit Delft in Nederland zegt dat de huidige experimentele opstellingen, die een nauwkeurige afstemming van elk onderdeel vereisen, te ingewikkeld zijn. Phonon-lasers kunnen jaren van onderzoek en engineering vergen voordat ze de bruikbaarheid van hun optische tegenhangers evenaren.
“Er bestaat opwinding rond fononlasers gezien de impact die optische lasers hebben gehad op het moderne leven, maar de tijd zal leren of er een gelijkwaardige impact zal zijn”, zegt hij.
Onderwerpen: