'Geordende' moleculen openen deur naar betere telecommunicatie

Datum: 2 februari 2015

Inleiding: Antwerpse wetenschappers lukten er in organische moleculen mooi te ordenen in nanobuisjes. De primeur kan op termijn leiden tot toepassingen in de optische telecommunicatie. Een publicatie in Nature Nanotechnology bewijst het belang van de vondst.

Een groene laserpen is een prima voorbeeld uit de niet-lineaire optica, waarbij onzichtbaar infrarood licht wordt omgezet in een felle groene bundel. Dergelijke instrumenten maken gebruik van anorganische kristallen, die ook gebruikt worden om licht te schakelen voor telecommunicatie door glasvezels, maar een relatief trage respons hebben. “Dat beperkt de snelheid waarmee je informatie kan doorsturen”, legt Jochen Campo (Universiteit Antwerpen) uit.

Samen met zijn collega’s prof. Wim Wenseleers en Sofie Cambré, allen Departement Fysica, experimenteert Campo al even met snellere, organische moleculen. Om die moleculen te kunnen gebruiken, moeten ze asymmetrisch zijn en ook in dezelfde richting geordend worden. Campo: “Dat ordenen was tot dusver een groot probleem, omdat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken. Je kan het eigenlijk vergelijken met twee magneetjes: als je die tegen elkaar laat vallen, kleven ze wel aan elkaar, maar in tegengestelde richting, en hebben ze samen geen echte ‘waarde’ meer. Maar als je die magneetjes achter elkaar in een dunne buis stopt vormen ze samen één sterke magneet.”

geordende moleculen
De moleculen in figuur a heffen elkaar op, de geordende moleculen in figuur b versterken elkaar

Wat hun internationale collega’s nog nooit lukte, deden de Antwerpse wetenschappers wel. Ze wisten de organische moleculen in de juiste richting te ordenen in koolstofnanobuisjes. Cambré: “Zo’n buisje bestaat uit één enkele laag koolstofatomen, opgerold tot een cilinder, en heeft een diameter van slechts één nanometer, net gepast voor de moleculen. Het zijn de sterkst gekende vezels, ongelofelijk sterk en toch vederlicht. Daarmee beschermen ze tegelijk ook de fragiele organische moleculen.”

De geordende moleculen versterken elkaar. “Onze techniek is algemeen toepasbaar”, legt Wim Wenseleers uit. “Fundamenteel-wetenschappelijk is deze primeur van groot belang, maar op termijn kan het ook tot allerlei toepassingen leiden. Zo kan dit bijvoorbeeld de aanzet zijn naar materialen voor snellere optische datacommunicatie.”

Asymmetric dyes align inside carbon nanotubes to yield a large nonlinear optical response, Nature Nanotechnol. (DOI: 10.1038/NNANO.2015.1)

Sofie Cambré, Jochen Campo, Charlie Beirnaert, Christof Verlackt, Pegie Cool, Wim Wenseleers.

 



Link: http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2015.1.html