Een nieuw apparaat maakt een laserstraal van geluidsdeeltjes die duizend keer krachtiger en veel smaller is dan andere ‘fononlasers’.

Je weet misschien wel dat licht uit deeltjes bestaat die fotonen heten. Maar de kans is groot dat je niet weet dat geluid ook uit een soort deeltjes bestaat, genaamd fononen (goed, het zijn geen echte deeltjes, maar quasideeltjes). Wetenschappers gebruiken die al tientallen jaren in ‘fononlasers’, die deze geluidsdeeltjes in een smalle gefocuste straal uitzenden, vergelijkbaar met hoe optische lasers fotonen uitstralen. Ze zijn alleen nog te zwak om echt nuttig te zijn.

Maar onderzoekers van onder meer de Hunan Normal University in China hebben nu de felste fononlaser ooit gemaakt: duizend keer feller dan zijn voorgangers. Dat schrijven ze in hun artikel, die overigens nog door het peer review-proces heen moet.

Lees ook:

• Nieuwe video DragonFire: het Britse antwoord op goedkope drones
• Lasercommunicatiesysteem verplettert eigen snelheidsrecord

Zwevend balletje

De basis van het apparaat bestaat uit een micro-bol die ongeveer een micrometer lang is, grofweg even lang als de gemiddelde bacterie. Met een optisch pincet (twee lichtlasers) lieten de wetenschappers het minuscule balletje zweven. Ze omringden vervolgens de zwevende micro-bol met reflecterend materiaal, en creëerden zo een zogenoemde trilholte. Kleine trillingen van de zwevende bol creëerden fononen, die werden gevangen en versterkt in die reflecterende trilholte. Dit bleef doorgaan totdat er genoeg fononen waren om een laserachtige straal te maken.

Deze opzet is niet geheel nieuw, maar de Chinese onderzoekers hadden deze keer een electrode vlak onder de micro-bol geplaatst. Die produceerde zorgvuldig uitgekozen elektromagnetische signalen, die de bol extra lieten trillen. Dit zorgde ervoor dat de ‘felheid’ van de laser – de hoeveelheid fononen per tijdseenheid – duizend keer hoger was dan die van andere fononlasers.

Deze aanpassing maakte ook de straal een stuk smaller (en dus geconcentreerder) en zorgde ervoor dat de laser een stuk langer meeging. Volgens de onderzoekers werkten eerdere fononlasers slechts zo’n tien minuten, maar deze nieuwe voor meer dan een uur.

‘Veel enthousiasme over geluidslasers’

In vergelijking met fotonen, worden fononen minder verstrooid als ze door vloeistoffen bewegen, daardoor zouden ze nuttig kunnen zijn voor geneeskundige beeldvorming van waterige weefsels of in onderwaterapparatuur.

Maar Richard Norte van de TU Delft zegt tegen de Engelse New Scientist dat de experimentele opstellingen, waarbij elk onderdeel nauwkeurig moet worden afgesteld, momenteel nog te ingewikkeld zijn. Er is waarschijnlijk nog jaren onderzoek nodig voordat geluidslasers de bruikbaarheid van optische lasers kunnen evenaren.

Norte: “Er is veel enthousiasme over 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.”

Bronnen: ArXiv, New Scientist

Beeld: MR.Cole_Photographer/Getty Images

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!