‘‘Wat we nu onderzoeken, is over tien, vijftien jaar de standaard’’

Giampiero Gerini is Senior Scientist bij de afdeling Optica. In zijn ogen dient onderzoek altijd grensverleggend en applicatie gedreven te zijn.

‘‘Ik vind de laatste ontwikkelingen op het gebied van non-conventionele optics erg fascinerend. Ik ben bijvoorbeeld erg enthousiast over de mogelijkheden van nano-engineered metasurfaces. Dit zijn extreem dunne membranen bestaande uit ontworpen materialen met sub-wavelength op nanoschaal verstrooiende elementen. Deze ‘nano-scatterers´ kunnen abrupte veranderingen veroorzaken in de eigenschappen van licht. Hiermee kunnen we licht op alle mogelijke manieren manipuleren met veel dunnere componenten dan de componenten die worden gebruikt binnen conventionele optica. Dankzij deze technologie kunnen we optische systemen ontwikkelen die extreem veel kunnen en toch weinig ruimte innemen.’’

Het geheim van metasurface

“Metasurfaces zijn onderdeel van het recent geïntroduceerde technologie concept Nanoarchitectronics. Dit begrip is een samensmelting van drie kernbegrippen: nano, architectuur en elektronica. Nanoarchitectronics is een nieuwe technologie met als doel het ontwikkelen van configureerbare, adaptieve en cognitief sensorische oppervlaktes en functionele ‘skins’. Deze skins worden geïmplementeerd om building blocks te assembleren in hiërarchische architectuur, op nanoschaal. Het doel van Nanoarchitectronics is om een sensorische interface te vormen tussen een subject (persoon of een systeem) en de omgeving. Metasurfaces kunnen worden gebruikt om innovatieve, geminiaturiseerde, sensorische, imaging en communicatie systemen te ontwikkelen. In een visionaire toekomst zullen de functionaliteiten van deze interfaces zich cognitief ontwikkelen om connecties en monitoring en sensing capaciteiten te maximaliseren.

Met metasurfaces kunnen bijvoorbeeld tools ontwikkeld worden om bodemtesten uit te voeren waarmee je ziet of de bodem geschikt is voor landbouwdoeleinden. Je kunt ze ook gebruiken om milieuvervuiling mee monitoren en voor enhanced imaging binnen medisch diagnostische instrumenten. Daarnaast kun je de technologie ook inzetten voor defensie- en veiligheidsdoeleinden, het stelt geminiaturiseerde apparatuur in staat om bijvoorbeeld explosieven op te sporen.”

Expert in ruimtetechnologie

“Metasurfaces kunnen worden gebruikt om nieuwe instrumenten te ontwikkelen voor ruimtevaart gerelateerde applicaties. Denk hierbij aan applicaties aan boord van CubeSats (geminitiuriseerde satellieten voor ruimtevaart onderzoek bestaande uit meerdere kubussen van 10x10x10 cm). We hebben een metasurface ontwikkeld die al het licht dat het oppervlak raakt, kan absorberen. Dit kan met verschillende doeleinden worden gebruikt, bijvoorbeeld bij het bouwen van instrumenten die ultra gevoelig zijn voor licht of bij het testen van spectroscopische instrumenten. Deze innovatieve technologie gaat hand in hand met TNO’s ongeëvenaarde expertise van wereldkwaliteit binnen de ruimtevaart industrie. TNO heeft verschillende geavanceerde instrumenten ontworpen die momenteel in de ruimte vliegen, zoals imaging spectrometers. Deze spectrometers worden gebruikt door wetenschappers voor fundamenteel onderzoek naar de staat van de atmosfeer en klimaatverandering.”

Optische meetsystemen voor de halfgeleiderindustrie

“We passen deze optische principes toe bij de ontwikkeling van geavanceerde metrologiesystemen voor de halfgeleider industrie. Nano-patterned surfaces (bijvoorbeeld een raster van nano-antennes) kan worden gebruikt voor de realisatie van nieuwe near-field imaging sensoren. Deze sensoren zijn in staat om steeds kleinere kenmerken van oppervlakten in kaart te brengen, waar de semiconductor industrie om vraagt. Nog niet zo lang geleden ben ik gestart met onderzoek naar de mogelijkheden van röntgenstralen ten behoeve van metrologie. De elektromagnetische straling van röntgen heeft een veel kortere golflengte dan licht, waardoor je er nog kleinere deeltjes mee kunt opsporen en herkennen. De wereldwijde halfgeleider industrie is erg geïnteresseerd in de optische metrologiesystemen die we momenteel bij TNO ontwikkelen.”

Altijd nieuwsgierig

“Naast mijn functie bij TNO ben ik als hoogleraar verbonden aan de TU Eindhoven. Ook daar zoek ik, samen met mijn studenten, naar nieuwe manieren om het licht te manipuleren. Bij de universiteit heb ik meer vrijheid voor lange termijn fundamenteel onderzoek, vaak gedreven door nieuwsgierigheid en iets minder door de vraag naar specifieke technologische oplossingen die op korte termijn geïmplementeerd worden – wat bij TNO eerder andersom is. Toch heb ik ook bij TNO als senior scientist genoeg ruimte om onderzoek te doen waarvan je nog niet weet waar het precies toe leidt. Dat is ook nodig, anders ontdek je nooit iets nieuws. Dankzij de mogelijkheden van metasurfaces zullen in de toekomst nieuwe generaties instrumenten het licht zien met functionaliteiten waar we nu nog geen weet van hebben.”

Expertise

Optics

Monitoren van de gasconcentratie in de atmosfeer, ontwikkelen van de quantum computer, ontwikkelen van mobiele telefoonchips, non-invasieve glucosemetingen door diabetici: in al deze toepassingen en in... Lees verder

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren.