Wat als we licht zo nauwkeurig kunnen beheersen dat we efficiëntere lichtbronnen en snellere quantumtechnologieën kunnen ontwikkelen? Dr. Andreas Schulz van de Universiteit Twente verdedigde afgelopen vrijdag 14 maart succesvol zijn proefschrift over het gecontroleerd plaatsen van nanoschaal lichtbronnen. Speciaal voor deze gelegenheid bezocht professor Manfred Bayer, de rector van TU Dortmund, de Universiteit Twente om plaats te nemen in de promotiecomissie.
Licht beweegt zich normaal gesproken vrij door de ruimte, maar in speciale nanostructuren, zogeheten fotonische ‘band gap’ kristallen, kan je de emissie van licht sturen of zelfs de aanwezigheid ervan volledig verbieden. De exacte plek waar lichtdeeltjes (fotonen) worden uitgezonden door een lichtbron in deze kristallen is cruciaal: een kleine verschuiving kan het verschil maken tussen een extreem sterke of juist onderdrukte lichtemissie.
Wereldrecord in lichtcontrole
Schulz loste een belangrijke uitdaging op door methoden te ontwikkelen om kleine lichtbronnen, zogeheten quantum dot nanokristallen, op een nauwkeurig gecontroleerde manier te plaatsen binnen de kleine nanostructuren van de fotonische kristallen. Hij maakt hiervoor gebruik van polymeerborstels, microscopische chemische ketens die de quantum dots op hun plaats houden.
Dankzij deze originele aanpak kon Schulz tijdens zijn promotie een nieuw record vestigen. Hij slaagde erin om lichtbronnen 50 keer te remmen om fotonen uit te zenden vanuit hun 'aangeslagen toestand' in vergelijking met de vrije ruimte, waarmee hij het vorige wereldrecord overtrof. Dat wil zeggen dat de quantum dot wel extra aangeslagen energie opslaat, maar geen foton uitstraalt. Dit maakt revolutionaire toepassingen mogelijk in bijvoorbeeld quantumcomputers en chemische nanosensoren. De resultaten sluiten bovendien naadloos aan bij geavanceerde theoretische modellen.
De succesvolle promotie is niet alleen een belangrijke mijlpaal voor Schulz, maar trekt ook internationaal de aandacht. Professor Manfred Bayer bracht ter gelegenheid van de promotie een bezoek aan Twente en nam plaats in de promotiecommissie van Schulz. Bayer is een wereldleidend expert op het gebied van halfgeleider nanostructuren en kwantum technologieën en sinds 2020 rector van de TU Dortmund, een van de grootste Duitse universiteiten.
Meer informatie
Dr. Andreas Stefan Schulz deed zijn interdisciplinaire onderzoek als promovendus in drie verschillende vakgroepen: Complex Photonic Systems (COPS), Materials Science and Technologies of Polymers (MTP) en Molecular Nanofabrication (MNF). Zijn promotoren waren Prof. Dr. Willem L. Vos, Prof. Dr. Ir. Jurriaan Huskens en Prof. Dr. G. Julius Vancso.
