Zo zou je je het proces ongeveer moeten voorstellen (afb: EPFL)

Optische schakelingen, ik heb het dan maar even voor het gemak over lichtcomputers waarbij niet de elektronen maar lichtdeeltjes (fotonen) de informatiedragers zijn,  zouden de wereld van de rekentuigen drastisch veranderen. Lichtdeeltjes bewegen veel sneller dan elektronen en zo’n lichtcomputer, is de verwachting kost heel wat minder energie dan de elektronische. Dat was het goede (?) nieuws. Licht is echter ook veel minder makkelijk in de hand te houden dan elektronen en daar beginnen de problemen. Het schijnt inmiddels wel gelukt te zijn geïntegreerde schakelingen (oftewel ic’s) voor licht te maken, maar dat  gaat moeizaam. Onderzoekers van de polytechnische hogeschool in Lausanne (Zwi) zouden een goedkope en simpele methode hebben gevonden om die kostbare licht-ic’s en onder meer ook sensoren te fabriceren.

In die ic’s worden de lichtgolven/-deeltjes over zogeheten metaoppervlakken geleid. Die bevatten nanodeeltjes op regelmatige afstanden die de lichtgolven moduleren in het submicrogolfgebied. Met deze metaoppervlakken zijn ook flexibele lichtic’s te maken.
Het fabriceren van die metaoppervlakken was nog niet zo eenvoudig. Dat duurt uren en dient te geschieden in een stofvrije/-arme ruimte. In Lausanne hebben ze daar een oplossing voor gevonden. Dat procédé duurt maar een paar minuten en er is geen stofvrije ruimte voor nodig. Je brengt die metaoppervlakken daarmee vrij simpel aan op diëlektrisch glas, buigbaar of niet.

‘Ontnatten’

De onderzoekers gebruikten daarvoor een proces dat al uit de vloeistofmechanica bekend is en ‘ontnatten’ wordt genoemd (ik zou dan drogen zeggen). Dat gebeurt er als een dunne laag op een ondergrond wordt aangebracht en die vervolgens wordt verhit. De warmte zorgt ervoor dat de dunne laag zich opdeelt in nanodeeltjes. “Ontnatten is een probleem in de productie, maar wij hebben besloten daar juist gebruik van te maken”, zegt onderzoeker en hoogleraar Fabien Sorin.
Met die methode lukte het de wetenschappers metaoppervlakken op diëlektrisch glas te maken met de juiste structuur. Het voordeel van diëlektrisch glas is dat het heel weinig licht absorbeert en een hoge brekingsindex heeft, waardoor het licht effectief te moduleren is terwijl het voortsnelt over het metaoppervlak.

Om de juiste structuur te krijgen maakten de onderzoekers eerst een ondergrond met de gewenste architectuur. Vervolgens brachten ze de glaslaag aan die slechts tienden nanometers dik was (1 nm=10^-9 m). Vervolgens werd de ondergrond een paar minuten verhit tot het glas vloeibaar werd en de nanodeeltjes zich vormden met de grootte en op de posities die werden gedicteerd door de textuur van de ondergrond.
De methode zou zo efficiënt zijn dat er metaoppervlakken mee te maken zouden zijn van nanodeeltjes op verschillende niveaus of rasters van nanodeeltjes op een afstand van, zeg, 10 nm van elkaar. Daarmee zouden die oppervlakken gevoelig worden voor hun omgeving. Dan hebben we het niet meer over ic’s maar over sensoren. Sorin: “Dit is de eerste keer dat ontnatten gebruikt is om glazen metaoppervlakken te vervaardigen. Onze metaoppervlakken zijn glad en regelmatig en zijn eenvoudig in grote oppervlakken te fabriceren en op een flexibele ondergrond.”

Bron: Alpha Galileo