26 apr. 2014
2 minuten
Een nieuwe versie van ‘spaser’-technologie kan er toe leiden dat telefoons zo klein, eficiënt en flexibel worden dat ze kunnen worden geprint op kleding. Een onderzoeksteam van de afdeling Electrical and Computer Systems Engineering (ECSE) van de Monash University heeft een model ontwikkeld voor ‘s-werelds eerste spaser (surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation) die volledig is gemaakt van koolstof.
Een spaser is in feite een laser op nanoschaal, oftewel een nanolaser. Hij straalt een lichtbundel uit door de trilling van vrije elektronen, in tegenstelling tot het ruimteconsumerende emissieproces met elektromagnetische golven van een traditionele laser. Doctoraalstudent en onderzoeker Chanaka Rupasinghe zegt dat het gemodellerde koolstof spaserontwerp veel voordelen zou bieden. "Andere tot nu toe ontworpen spasers zijn gemaakt van gouden of zilveren nanodeeltjes en halfgeleider-kwantumdots, terwijl die van ons zou bestaan uit een grafeen resonator en een versterkingselement van koolstof nanobuisjes."
Extreem dunne telefoon
Chanaka: "Het gebruik van koolstof zou betekenen dat onze spaser robuuster en flexibeler zou zijn; dat hij werkt op hoge temperaturenen dat hij milieuvriendelijk is". .
"Dank zij deze eigenschappen bestaat de mogelijkheid dat in de toekomst een extreem dunne mobiele telefoon op kleding zou kunnen worden geprint."
Producten op spaser-basis kunnen een veel verder te miniaturiseren alternatief zijn voor de huidige transistorcomponenten, zoals microprocessoren, geheugens en displays – met bovendien minder bandbreedtebeperkingen. Grafeen en koolstof nanobuisjes zijn meer dan honderd maal sterker dan staal en geleiden elektriciteit en warmte veel beter dan koper. Ze zijn ook bestand tegen hoge temperaturen.
Snel en efficiënt
In het onderzoek is aangetoond dat grafeen en koolstof nanobuisjes kunnen samenwerken en naar elkaar energie kunnen overdragen via licht. Deze optische interacties zijn buitngewoon snel en energie-efficiënt en daardoor geschikt voor toepassingen als computerchips.
Kankertherapie
Volgens Chanaka genereert een spacer sterke elektrische velden, geconcentreerd in een gebiedje op nanoschaal. Ze zijn veel sterker dan de velden die worden gegenereerd door het met een laser verlichten van metalen nanodeeltjes, zoals wordt gebruik in kankertherapie. "Wetenschappers hebben al manieren ontdekt om nanodeeltjes dicht bij kankercellen te brengen. Dat kunnen we ook doen met grafeen en nanobuisjes en met de sterk geconcentreerde velden door het spasing-fenomeen kunnen we dan individuele kankercellen vernietigen zonder de omringende gezonde cellen te beschadigen", zegt Chanaka.
Het onderzoek is gepubliceerd in ACS Nano.
Anderen lazen ook
