Een film van slechts 250 nanometer of 0.00025 mm dik heeft wetenschappers een kijkje gegeven in de ultrasnelle wereld.

De film is gemaakt van transparante geleidende oxiden, een klasse materialen die vaak worden gebruikt voor aanraakschermen van smartphones en fotovoltaïsche systemen.

Nanofotonica-experts van Heriot-Watt's Institute of Photonics and Quantum Sciences hebben bewezen dat deze materialen ultrasnelle gebeurtenissen veel beter kunnen vastleggen en meten dan de huidige systemen.

Dit zou kunnen leiden tot doorbraken op veel wetenschappelijke gebieden, waaronder cellenbiologie en chemie, waar reacties plaatsvinden en moeten worden vastgelegd in een miljoenste van een miljardste van een seconde.

De bevindingen worden gerapporteerd in Nature Communications.

Dr. Marcello Ferrera, assistent-professor nanofotonica aan de Heriot-Watt Universiteit, leidde het werk samen met collega's van de Universiteit van Glasgow en Purdue University in de VS.

“De ultradunne films die we gebruikten zijn materialen met een nulindex. Licht gedraagt ​​zich in deze materialen heel anders omdat de brekingsindex, zoals we de interactie tussen licht en materie beschrijven, nadert nul. Dit is een zeer moeilijke voorwaarde om te bereiken in gewone materialen.

“Dit opent een wereld aan mogelijkheden, want als de index zo klein is, wordt het materiaal heel gevoelig voor ultrasnel licht stimuli.

“We hebben deze verbeterde optische gevoeligheid gebruikt in een frequentie-opgelost optisch poort- of FROG-systeem, een van de meest fundamentele hulpmiddelen om de evolutie van ultrasnelle optische gebeurtenissen te meten.

“Het uiteindelijke resultaat was een opmerkelijke verbetering in alle belangrijke statistieken, waaronder bandbreedte, snelheid en energie-efficiëntie. '

Ferrera wijst erop dat zijn nieuwe systeem afhankelijk is van direct verkrijgbare, kant-en-klare materialen. Dit betekent dat de technologie snel kan overgaan van laboratorium naar commerciële toepassing.

Hij wijst op een ander voordeel van het systeem.

“Deze nieuwe FROG met nulindex vermindert de fundamentele energiebehoeften en biedt ook een bredere reeks optische informatie die kan worden gebruikt bij machinaal leren om de robuustheid en nauwkeurigheid te verbeteren bij het karakteriseren van ultrasnelle gebeurtenissen.”