Vlindervleugels inspireren doorbraak in onderzoek fotonische kristallen
Dankzij VUB-onderzoek efficiëntere opsporing van kankercellen en sneller dataverkeer
B-PHOT- onderzoeksgroep fotonica van de Vrije Universiteit Brussel - ontwikkelde een nieuwe manier om fotonische kristallen transparant te maken met grotere afmetingen dan ooit denkbaar was. Geïnspireerd door vlindervleugels slaagden de VUB-onderzoekers erin om fotonische kristallen te ontdekken die nieuwe eigenschappen geven aan lichtgolven. Deze doorbraak biedt perspectieven voor heel wat technologische toepassingen, waarbij de productie van optische componenten nu eenvoudiger en goedkoper wordt. Zo kunnen computers dankzij de kristallen sneller gegevens uitwisselen en zijn ze beter gewapend tegen de exponentiële groei van data. Het VUB-onderzoek heeft ook impact op de behandeling van kanker omdat men dankzij de fotonische kristallen bepaalde kankercellen veel sneller kan opsporen.
“De fotonische kristallen in de natuur, zoals in de vleugels van sommige vlinders, bevatten geen kleurstof maar hebben toch een kleur”, legt Prof. Dr. Ir. Thomas Geernaert van B-PHOT uit. “Dat komt door een heel fijn patroon in het materiaal, dat bijvoorbeeld blauw licht reflecteert en andere kleuren doorlaat. Eigenlijk is die vleugel grijs, maar door dat patroon krijg je een kleureffect. Dit inzicht inspireerde ons bij het onderzoek naar fotonische kristallen”, aldus Thomas Geernaert.
Al tientallen jaren probeert men ultrakleine transparante fotonische kristallen na te maken. Het ontwikkelen van kristallen met zo’n fijn patroon vereist echter zeer geavanceerde en dure apparatuur. De ontdekking van grotere fotonische kristallen die ook licht doorlaten is dan ook een ware doorbraak.
“Op basis van theoretische modellen, computersimulaties en experimenten kunnen we nu grotere kristallen eenvoudiger, sneller en goedkoper produceren, met behoud van de transparante eigenschappen. We zijn trots op deze doorbraak in het onderzoek naar fotonische kristallen waarmee nieuwe technologie kan ontwikkeld worden voor ondermeer medische analyse en data technologie.”, aldus nog Thomas Geernaert.
Zeer diverse impact
De unieke eigenschappen van de fotonische kristallen bieden nieuwe mogelijkheden om licht te controleren, te richten en te manipuleren. Met nieuwe sensoren kan men kankercellen veel sneller opsporen in het bloed, zelfs als die nog maar in extreem lage aantallen aanwezig zijn. Dat komt omdat die cellen eigenschappen van licht veranderen die men met fotonische kristallen nauwkeurig kan detecteren.
In computers kunnen de kristallen dan weer in optische verbindingen worden gebruikt, om data veel sneller uit te wisselen. Ook de krachtige fijne lichtbundel van laserstralen kan worden verbeterd met deze kristallen, om zeer nauwkeurig metaal en andere materialen uit te snijden, of om poeders te smelten bij het 3D-printen van metaal.
Over deze doorbraak in samenwerking met Universiteit van Mons en Leibniz Institute of Photonic Technology in Duitsland in Nature kan u hier meer lezen: https://www.nature.com/articles/s41598-018-23867-5
Over VUB B-PHOT
VUB B-PHOT is een toonaangevende onderzoeksgroep in fotonica, de wetenschap en technologie van het licht. Een multidisciplinair team van 50 gespecialiseerde onderzoekers en ingenieurs – geleid door Prof. Dr. Ir. Hugo Thienpont – ontwikkelt op licht gebaseerde innovaties als antwoord op de uitdagingen in de gezondheidszorg en levenswetenschappen, voedselveiligheid, transport en mobiliteit, telecommunicatie, hernieuwbare energie, digitale economie en industrie 4.0. Hun Photonics Innovation Center is uitgerust met een unieke pilootlijn en clean room-faciliteiten voor het ontwerp en fabricage van hoogtechnologische prototypes.
