Prestigieuze ERC Starting Grant van 1,7 miljoen euro voor UHasselt-onderzoek naar materialen die links- en rechtsdraaiend licht detecteren

Wanneer we aan licht denken, denken we meestal aan helderheid of kleur. Licht bezit echter nog een andere eigenschap: polarisatie. Een bijzondere vorm daarvan is zogenaamd circulair gepolariseerd licht (CPL), waarbij het licht zich voortbeweegt in een links- of rechtsdraaiende spiraal. Hoewel deze eigenschap onzichtbaar is voor het menselijk oog, draagt ze waardevolle informatie die kan worden gebruikt in uiteenlopende technologische toepassingen.

Om circulair gepolariseerd licht te analyseren zijn er vandaag systemen nodig met grote optische componenten zoals filters en polarisatoren. Dat maakt deze systemen relatief groot, maar vooral ook complex en duur. “Met ons onderzoek willen we beter begrijpen hoe we materialen kunnen ontwikkelen die de draairichting van licht rechtstreeks kunnen herkennen en omzetten in een elektrisch signaal”, zegt prof. dr. Wouter Van Gompel.

Materialen met een ‘linker- en rechterhand’

Daarvoor kijken de onderzoekers naar chirale materialen. Net zoals een linker- en rechterhand elkaars spiegelbeeld zijn maar niet op elkaar passen, bestaan ook moleculen in linkshandige en rechtshandige varianten. Dergelijke materialen reageren verschillend op links- en rechtsdraaiend licht en kunnen daardoor informatie uit de polarisatie van licht afleiden.

“Binnen dit ERC-project focussen we op chirale hybride perovskieten. Een veelbelovende klasse van chirale halfgeleiders waar onze onderzoeksgroep al verschillende jaren sterk op inzet”, zegt Wouter Van Gompel. “Deze materialen hebben veel potentieel, maar zijn voorlopig nog onvoldoende stabiel en ook hun elektrische geleiding en optische prestaties moeten verder verbeteren.”

Nieuwe beeldvorming en communicatie

Het nieuwe onderzoeksproject, genaamd CONCePT, kiest voor een volledig nieuwe strategie om deze chirale perovskieten te verbeteren. Daarvoor zal het team de organische bouwstenen van het materiaal heel gericht aanpassen, om zo te komen tot een efficiënter stroomtransport, het beter kunnen meten van circulair gepolariseerd licht en een hogere materiaalstabiliteit. “Het gaat hierbij om fundamenteel onderzoek naar hoe dit materiaal precies werkt, maar op langere termijn kan de technologie bijdragen aan heel uiteenlopende toepassingen”, zegt Wouter Van Gompel. “In medische beeldvorming kan circulair gepolariseerd licht extra contrast bieden om complexe biologische structuren beter zichtbaar te maken. In optische communicatie kan de polarisatie van licht worden gebruikt om meer informatie te verzenden. Daarnaast bieden chirale materialen interessante perspectieven voor nieuwe vormen van lichtgestuurde elektronica, geavanceerde beeldherkenning en energie-efficiënte informatieverwerking.”  

Internationale erkenning

“Deze ERC Starting Grant is een enorme erkenning voor ons onderzoek,” zegt prof. dr. Wouter Van Gompel. “We weten al enkele jaren dat chirale materialen unieke mogelijkheden bieden om licht op een volledig nieuwe manier te detecteren en te verwerken. Toch bleven de prestaties tot nu toe te beperkt voor echte toepassingen. Met CONCePT willen we die fundamentele barrières doorbreken en de basis leggen voor een nieuwe generatie materialen die verborgen informatie in licht rechtstreeks kan benutten.”