NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/infrarood-zien-met-supergeleiders-nr-124/

Geprint op :
19 december 2018
15:11:00

Detectie van infrarood licht is van het grootste belang voor zowel fundamenteel onderzoek naar de quantumeigenschappen van licht, als voor toepassingen in fotonica, communicatie en sensoren. Een van de meest veelbelovende technieken voor de detectie van infrarood licht is de supergeleidende enkele-foton-detector (SSPD). De onderzoekers van de 'Nanoscale quantum optics'-groep hebben in 2013 de werking van deze detector verder doorgrond.

De SSPD-detector bestaat uit een dun laagje materiaal dat bij lage temperaturen zijn elektrische weerstand verliest, en spanningspulsen geeft zodra infraroodlicht op het materiaaloppervlak valt. Hoewel dit type detectoren al een decennium lang bestaat en zelfs al commercieel geproduceerd wordt, zijn er nog vragen over hoe ze precies werken. De onderzoekers proberen te ontrafelen hoe de combinatie van supergeleiding en fotonenergie in de eerste paar picoseconden nadat het materiaal licht absorbeert een detectiegebeurtenis op gang brengt. Een beter begrip van de werking kan namelijk leiden tot zowel betere detectoren, als detectoren die toegespitst zijn op een specifieke toepassing.

Gebundelde krachten
De onderzoekers bundelden de fabricagetechnologie van de Technische Universiteit Eindhoven met de expertise in quantumoptica van de Universiteit Leiden om een serie speciaal geproduceerde detectoren te onderzoeken. Het gebruik van quantumstatistiek blijkt de sleutel te zijn tot een diepgaand begrip dat met klassieke methoden niet te bereiken is.

Tot nu toe was niet duidelijk welke fenomenen een rol speelden in de detectiegebeurtenis. Een belangrijke aanwijzing was het gedrag van de detector bij verschillende temperaturen. Door dat te bestuderen kwamen de onderzoekers erachter dat complexe elektromagnetische structuren in de supergeleidende laag, zogeheten magnetische vortices, een grote rol spelen bij het opwekken van het meetsignaal in de detector.

Vortices zijn kleine draaikolkjes van elektrische stroom die kunnen vormen als een materiaal supergeleidend wordt. 

Het onderzoek maakt het mogelijk om in detail naar het gedrag van de detectoren te kijken. Een detectiegebeurtenis is een complex, ultrasnel proces dat plaatsvindt op de nanoschaal. De eigenschappen van de dunne laag, de energie van het foton, en de magnetische vortices spelen allemaal een rol. De onderzoekers beginnen nu het belang van de verschillende ingrediënten te ontrafelen.