Kracht van licht laat minuscuul staafje trillen op een chip

Een laserbundel kan een dun staafje silicium op een microchip in beweging brengen. Het is voor het eerst dat op deze manier de kracht van licht tot uiting komt. Volgens Amerikaanse onderzoekers maakt hun ontdekking sneller schakelende optische siliciumchips mogelijk (Nature, 27 november).

Lichtdeeltjes of fotonen oefenen een meetbare kracht uit, ook al hebben ze geen massa. Het is bijvoorbeeld mogelijk om met een laserbundel kleine bolletjes te vangen en te manipuleren. Zo’n bolletje kan dan dienst doen als een optische pincet. Door het bijvoorbeeld vast te zetten aan een eiwit dat in de cel voor het transport van andere eiwitten zorgt, kun je de kracht meten die zo’n ‘motoreiwit’ uitoefent. Theoretisch zou licht ook direct een kracht moeten kunnen uitoefenen wanneer het zich ergens doorheen beweegt. Tot nu toe was het echter onmogelijk om die kracht te meten.

Hong Tang en zijn collega’s van de Universiteit van Yale en die van Washington in Seattle, maakten een bruggetje van silicium waar ze licht doorheen konden sturen. Het staafje van een honderdste millimeter lengte bevindt zich op zo’n korte afstand boven de silicium ondergrond dat het licht dat zich er doorheen beweegt, er door wordt aangetrokken. De bundel trekt dan het bruggetje met zich mee. Wanneer de lichtbundel wordt uitgezet, schiet het bruggetje weer terug. Wanneer dit aan- en uitzetten gebeurt met de natuurlijke frequentie van het staafje, worden de bewegingen enorm versterkt.

De onderzoekers moesten wel aantonen dat de bewegingen niet ontstaan doordat de laserbundel het staafje verwarmt. Een ‘lichtmolentje’ komt bijvoorbeeld in beweging doordat de dunne plaatjes aan de zwarte kant meer absorberen en daardoor warmer worden. Tang toonde aan dat het opwarmen van het bruggetje tijd kost, waardoor eventuele trillingen die onder invloed van warmte ontstaan langzamer zijn dan die hij waarnam onder invloed van licht. Rob van den Berg