Revolutie in het infrarood: RWTH Aachen presenteert baanbrekende technologie!

Revolutie in het infrarood: RWTH Aachen presenteert baanbrekende technologie!

Op 13 mei 2025 kondigde een onderzoeksteam van RWTH Aken onder leiding van professor Thomas Taubner een baanbrekende methode aan voor de productie van optische infraroodcomponenten. Deze ontwikkeling, die tot stand kwam in samenwerking met de Fraunhofer Instituten voor Productietechnologie (IPT) en Lasertechnologie (ILT), werpt een nieuw licht op de beschikbaarheid en functionaliteit van infraroodoptiek.

Infraroodlicht blijft onzichtbaar voor het menselijk oog, maar speelt een cruciale rol op tal van gebieden, zoals materiaalverwerking, LIDAR-technologie en warmtebeeldcamera's. De daarvoor benodigde optica zijn traditioneel duur en moeilijk verkrijgbaar omdat ze in kleine series moeten worden vervaardigd. Met deze nieuwe technologie zou dit snel kunnen veranderen.

Innovatieve materialen en technieken

De innovatieve methode is gebaseerd op het gebruik van meta-oppervlakken in combinatie met het faseveranderingsmateriaal indium antimonide telluride (In3SbTe2). Dit materiaal heeft het vermogen om door gerichte laserstraling te schakelen tussen een diëlektrische amorfe en een metallische kristallijne fase. Dankzij deze eigenschappen kunnen metalen nanoantennes van micronformaat optisch worden geprogrammeerd om op maat gemaakte optische componenten voor specifieke toepassingen te creëren.

De ontwikkelingen zijn gebaseerd op het proefschrift van Andreas Heßler, dat eveneens werd geschreven onder supervisie van professor Taubner en Matthias Wuttig aan de RWTH Aken. Heßler ontwikkelde concepten voor de lokale optische programmering van meta-oppervlakken van infrarood faseveranderingsmateriaal. Deze meta-oppervlakken bestaan ​​uit periodiek opgestelde antennes, ook wel meta-atomen genoemd, en zijn veelbelovend voor het vervaardigen van compacte en multifunctionele optica.

Functionaliteiten en toepassingen

Een centrale innovatie van deze technologie is programmeerbaarheid. Dit maakt een grote verscheidenheid aan manipulatie van de lichtamplitude en fase van elk individueel meta-atoom mogelijk. Onderzoek heeft al experimenteel aangetoond dat antenneresonanties kunnen worden verschoven, wat nieuwe mogelijkheden opent voor telecommunicatie, thermische beeldvorming en medische diagnostiek.

Mogelijke toepassingen van deze technologie zijn onder meer zeer efficiënte, ultracompacte en actieve optische elementen, waaronder verstelbare lenzen, dynamische hologrammen en ruimtelijke lichtmodulatoren. De resultaten van dit onderzoek zijn niet alleen een mijlpaal in de optica, maar kunnen ook de basis leggen voor nieuwe markten op het gebied van infrarood optische componenten.

Het onderzoek naar en de ontwikkeling van metamaterialen, vooral die welke zijn samengesteld uit faseovergangsmaterialen, zijn in lijn met de huidige trends. Aanpasbare en schakelbare functionaliteiten op metaatomniveau openen nieuwe vrijheidsgraden bij het ontwerp van actieve fotonische componenten. Deze vooruitgang is niet alleen theoretisch van aard, maar wordt ondersteund door numerieke methoden om hybride faseveranderings-metamaterialen te bestuderen om nieuwe media te ontwikkelen voor het optische en infrarode spectrale bereik.

De samenwerking tussen RWTH Aachen en de Fraunhofer Instituten illustreert de rol van het Photonics Cluster als plaats van innovatie. Deze benaderingen zouden niet alleen de economische situatie van de betrokken instellingen kunnen versterken, maar ook de technologische ontwikkeling in Duitsland kunnen bevorderen.