Wetenschappers hebben voor het eerst het natuurlijke dopplereffect weten om te draaien met behulp van een kristal dat licht de verkeerde kant op buigt.

Je kent het klassieke voorbeeld van het dopplereffect wel: het geluid van een ambulance met gillende sirenes klinkt hoger – de geluidsfrequentie neemt toe – als de auto dichterbij komt, terwijl het lager klinkt – de frequentie neemt af – zodra hij is gepasseerd. Dit geldt ook voor licht: komt een lichtbron dichterbij, dan verschuift de golffrequentie van rood naar blauw, terwijl het omgekeerde gebeurt als de bron van je af beweegt.

Wetenschappers van de Swinburne-universiteit te Melbourne en de Universiteit van Shanghai hebben nu voor het eerst dit effect omgedraaid, oftewel: de frequentie neemt af als een lichtbron nadert. Hoe? Met behulp van een nanokristal gemaakt van silicium. Dit kristal heeft de bijzondere eigenschap dat het een negatieve brekingsindex heeft. Onderstaande afbeelding laat mooi zien wat zo’n index inhoudt voor een stokje dat in een glas met vloeistof staat:

Links een stokje in een leeg glas, in het midden een stokje in een vloeistof met een positieve brekingsindex, rechts een stokje in een vloeistof met een negatieve brekingsindex. (Illustratie: Optical Society of America)

Dit heeft ook gevolgen voor het dopplereffect. Waar alle natuurlijke materialen het gewone dopplereffect laten zien, is dat bij het kunstmatige kristal omgekeerd. Dat is iets wat al voor mogelijk werd gehouden sinds de jaren zestig, maar waar nu pas de technologie voor beschikbaar is.

Het omgekeerde dopplereffect is een nieuwe stap in de ontwikkeling van cloaking-technologie, waarbij licht rond een voorwerp wordt gestuurd zodat dit in feite onzichtbaar wordt. Maar, zo geeft Jia aan: het ging haar en haar collega’s niet zozeer om dit soort toepassingen, als wel om te laten zien dat het nu in de praktijk haalbaar is om het dopplereffect om te keren.

Bronnen: Swinburne University, ABC Science, Nature Photonics