Dynamo nr. 67

Page 33

DYNAMO

NR. 67

12

2021

DT U

33

Tine N aja Be rg Je sp e r S che e l

N

år forskere og virksomheder skal undersøge eller udvikle nye materialer til alt fra nye solceller og batterier til personlig medicin og hospitalsskannere, anvender de bl.a. røntgen- og ultra­violet stråling og gennemfører målinger på et af de store synkrotronanlæg i Europa. Foruden rejsen kræver det en længere ansøgningsproces at få plads, så det er ikke noget, man bare gør. Men forestil dig en synkrotronlignende facilitet, der ikke er større, end at den kan stå på et bord, og som kun koster en brøkdel af de store anlæg. Det er visionen i et nyt ambitiøst projekt på DTU. Bag idéen står Ole Bang, professor ved DTU Fotonik, der har modtaget en Villum Investigatorbevilling på 30 mio. kr. til at gøre sin vilde idé til virkelighed. Ole Bang og hans forskningsgruppe vil udvikle en ’table-top radiation facility’ med fire ’beam lines’ baseret på superkon­ tinuumlasere. ”De fire superkontinuumlasere vil tilsammen dække et for disse lasere rekordbredt bølgelængdeområde fra 15 mikrometer (midtinfrarød stråling) helt ned til 33 nanometer (ultraviolet stråling) og med en lysstyrke, der er langt kraftigere end den, man finder i de 50.000 gange større synkrotronanlæg i f.eks. Lund og CERN,” siger Ole Bang. Masser af forskning forude Målet er at give forskere og virksomheder lettere adgang til at måle på materialer, og således er visionen at oprette en facilitet, hvor virksomheder og forskere vil kunne booke sig ind på ’minisynkrotron’-anlægget. Det mere langsigtede mål er at udvikle superkontinuumlaserne til en bredere anvendelse. Hvis det lykkes at få dem små og robuste nok, kan de udnyttes i hospitalsudstyr til at detektere kræft eller i droner, der måler forurening. ”Men der skal en hel del forskning til for at nå derhen. Det kræver bl.a., at vi udvikler nye typer af optiske fibre på

Om superkontinuumlasere Lys fra en almindelig laser består af elektromagnetiske bølger med næsten den samme bølgelængde, dvs. at lyset har en bestemt farve. Hvor lyset fra en skrivebordslampe er hvidt (indeholder alle farver) og spredes i alle retninger, spreder laserlyset sig kun ganske lidt ud, selvom strålen tilbagelægger store afstande. Man siger, at laserlyset er rumligt kohærent. I en superkontinuumlaser kombineres disse egenskaber, altså skrivebordslampens hvide lys og laserlysets rumlige kohærens. Dette lys kan anvendes til at lave en slags mikroskopibilleder, så det er muligt ’at kigge’ ind under overfladen på materialer. Superkontinuumlasere kan bl.a. anvendes til diagnosticering af hudkræft og kvalitetskontrol af beskyttende malinger på f.eks. vindmøllevinger.

”Vi skal udvikle nye typer af optiske fibre på størrelse med et menneskehår.” OLE BANG, PROFESSOR, DTU FOTONIK

KILDER: OPTISKE HORISONTER M.FL.

størrelse med et menneskehår, der kan lede lys med både ultrakorte og ultra­ lange bølgelængder. Samtidig skal vi udvikle ny laserteknologi og finde ud af, hvordan vi kan kontrollere superkontinuumprocessen. Sidstnævnte bliver en stor forskningsmæssig ud­­ fordring,” fortæller Ole Bang, der med projektet vil involvere syv ph.d.studerende og fire postdocs hen over de næste seks år. Vil slå verdensrekorder Hvis det skal lykkes Ole Bang og hans forskerteam at nå målet, skal de undervejs slå to forskellige verdensrekorder. ”Den ene handler om, at nye optiske fibre, som kan transportere lys i det midtinfrarøde spektrum, skal udvikles af såkaldt bløde glasser, der smelter ved meget lavere temperaturer end normalt glas. Det skal hjælpe os til at slå rekorden og holde lyset samlet i en koncentreret stråle helt ud til de forud-

sagte 15 mikrometer,” siger Ole Bang, der uddyber: ”Derudover skal vi udvikle fiber­ baserede lasere, hvor fibrene har en meget speciel struktur rundt omkring en hul kerne, der kan indeholde en ædelgas ved højt tryk. Man skal forestille sig et hult hår, som indeholder en gas ved 50 bar. Ved at pumpe sådan en fiber med kraftige og korte lyspulser ioniserer vi gassen, som derved kan danne lys med en bølgelængde ned til 100 nanometer. For at nå det sidste stykke ned til 33 nanometer vil vi bryde med traditionel tænkning og udvikle en speciel metamaterialeoverflade, der sættes på enden af fiberen og danner lys ved en bølgelængde, der er tre gange kortere end det lys, der kommer ind. Dette bliver virkelig en stor, men enormt spændende udfordring.” l e Ba n g , p rofe sso r, DT U Foto n i k , O o b a n @ foto n ik. d t u . d k