Onderzoekers hebben de kleinste gouden spiraal ter wereld gemaakt. Ze willen die gebruiken om onder andere creditcards en identiteitskaarten te beveiligen.
Stel je een gouden spiraal voor, ter grootte van een muntje. Maak hem dan nog zo’n 6 miljoen maal kleiner. Het resultaat is de kleinste gouden spiraal ter wereld. Wetenschappers zijn er onlangs in geslaagd deze te maken en willen de unieke optische eigenschappen van de nanospiraal gebruiken om identiteitskaarten, creditcards en andere belangrijke objecten te beveiligen.
Wetenschappers maakten de piepkleine spiraal dat door losse nanodeeltjes te rangschikken in de vorm van een spiraal. Een beetje alsof je de vorm op papier tekent met losse stipjes inkt. De nieuwe spiraal bestaat uit een aaneengesloten lijn en is veel kleiner. Honderd nanospiraaltjes achter elkaar beslaan minder dan een honderdste van een millimeter.
Blauw licht
Wanneer spiralen kleiner zijn dan de golflengte van zichtbaar licht, gebeurt er iets bijzonders. Als de structuren worden bestraald met infrarood licht, stralen ze blauw licht uit. Dit effect staat bekend als ‘frequentieverdubbeling’. Een aantal kristallen vertonen een vergelijkbaar effect, maar veel minder sterk dan de nanospiralen.
Als er infrarood licht op een spiraaltje valt, wordt het geabsorbeerd door elektronen in de gouden structuur. Doordat die zo dun is, worden de elektronen gedwongen om langs de spiraal richting het midden te bewegen. Daar aangekomen hebben ze genoeg energie geabsorbeerd om de frequentie van het inkomende infraroodlicht te verdubbelen.
Gepolariseerd licht
De effecten zijn nog bijzonderder als er gepolariseerd licht wordt gebruikt. Het meeste licht bestaat uit golven die in allerlei richtingen trillen. Bij gepolariseerd licht is dat anders; de golf trilt slechts in een richting. Wanneer de spiraaltjes met gepolariseerd licht worden beschenen, is de hoeveelheid blauw licht die wordt uitgestraald afhankelijk van de polarisatierichting van het invallende licht.
Het effect wordt nog dramatischer als circulair gepolariseerd licht wordt gebruikt. De polarisatierichting roteert dan met de klok mee of tegen de klok in en de trillingen veranderen dus steeds van richting. Wanneer linkshandige spiralen worden bestraald met circulair gepolariseerd licht dat met de klok mee draait, wordt er extra veel blauw licht uitgestraald, omdat de polarisatie de elektronen als het ware de spiraal in duwt. Wordt licht gebruikt waarvan de polarisatie tegen de klok in draait, dan wordt het effect juist afgezwakt omdat de polarisatie elektronen ‘uit de spiraal trekt’.
Moeilijk na te maken
Door de unieke eigenschappen van de spiralen is het heel moeilijk om ze na te maken. Ze zouden dus een goede beveiliging kunnen bieden voor creditcards, ID-kaarten en geld. Omdat er maar heel weinig metaal (goud, zilver, platina) nodig is, is het bovendien niet duur om de spiralen te maken. Ze kunnen bovendien ook worden gemaakt van bijvoorbeeld plastic of papier.
Bronnen: Journal of Nanophotonics, VANDERBILT UNIVERSITY via EurekAlert!