Wetenschappers uit de Verenigde Staten hebben ontdekt hoe ze een conventionele laserstraal kunnen dwingen door dichte mist of witte muren te gaan door de ruimtelijke structuur van de pulsen op een speciale manier te veranderen. Het ‘recept’ voor het maken van dergelijke laserinstallaties werd gepresenteerd in het tijdschrift Nature Photonics.
In de afgelopen jaren hebben wetenschappers actief gewerkt aan het maken van gadgets waarmee je door muren heen kunt kijken en in ontoegankelijke hoeken van de ruimte kunt kijken. In oktober 2015 leerden natuurkundigen aan het MIT bijvoorbeeld door muren te kijken en silhouetten te zien van mensen die gewone wifi-zenders en -ontvangers gebruikten, en hun collega's in Schotland creëerden een camera die "om hoeken kon gluren".
Cao en haar collega's maakten nog een ander apparaat van dit soort, dat een laserstraal "leerde" door mist en andere ondoorzichtige objecten te gaan die geen licht absorberen maar reflecteren, en observeerde hoe een straal van lichtdeeltjes in wisselwerking stond met een dunne wand van wit materiaal.
Wetenschappers waren geïnteresseerd in welk deel van de fotonen nog steeds door dergelijke obstakels sijpelt, waardoor botsingen met elektronen worden vermeden terwijl ze door een ondoorzichtig en verstrooid medium bewegen, en welke eigenschappen van de bundel hun aantal beïnvloeden.
Om dit te doen, plaatsten de natuurkundigen van Yale twee ultragevoelige matrices achter een vel gecomprimeerde zinkoxide-nanodeeltjes die de rol van deze muur speelden, en begonnen ze te controleren hoeveel licht door de verschillende secties ging.
Cao en haar team voerden deze experimenten uit met behulp van de zogenaamde ruimtelijke lichtmodulator - een speciaal optisch apparaat waarmee je de ruimtelijke structuur van bundels van elektromagnetische golven flexibel kunt regelen. Zijn tegenhangers zijn te vinden in elke projector en in veel wetenschappelijke instrumenten.
Het bleek dat ruimtelijke modulatoren de lichtbundel zo kunnen instellen dat deze door ondoorzichtige objecten gaat. Dit zal gebeuren als de structuur op een bepaalde manier overeenkomt met de breedte van een soort "kanalen" tussen atomen en elektronen, waardoor licht vrij kan bewegen.
Met zo'n selectie van parameters, zoals de onderzoekers opmerken, stopte de laserstraal met verstrooiing en nam het vermogen 4,5 keer toe. Op dezelfde manier zal het zich volgens hen niet alleen gedragen als het tegen een muur botst, maar ook met mist of andere verstrooiende media.
Promotie video:
Cao en haar collega's hopen dat hun ontdekking autolampen zal creëren die onder alle weersomstandigheden kunnen werken, lasers die de weefsels van het lichaam van dieren en mensen kunnen binnendringen voor medische operaties en wetenschappelijke experimenten, en vele andere nuttige optische apparaten.
