Deze maand ontving Richard Norte, onderzoeker bij de afdeling Precision and Microsystems Engineering, de ATTRACT Grant van 100.000 euro voor het ontwikkelen van een nieuwe generatie kwantum versnellingsmeters. Met de nanotechnologieën die Norte ontwikkelde heeft hij al de meest sensitieve ‘micro-mirror force sensoren’ ter wereld weten te produceren. Het doel van zijn onderzoek nu is om met behulp van deze innovaties een circuit te ontwikkelen dat alleen laserlicht gebruikt (in plaats van de conventionele sensor-circuits met een elektrische route) waardoor versnellingen met een zodanige nauwkeurigheid gemeten kunnen worden dat er slechts nog sprake is van de fundamentele grenzen van kwantummechanica. Voor dit onderzoek werkt Norte samen met Simon Gröblacher, hoofddocent bij faculteit TNW en professor Markus Aspelmeyer (University of Vienna).
De sensing technologieën die gebruikt worden in mobiele telefoons, lucht –en ruimtevaart en auto’s bestaan onder andere uit elektrische, magnetomotorische, piëzoweerstandsensoren en capacitatieve ‘read-out’ circuits. Deze systemen zijn uiterst sensitief en efficiënt, maar worden beperkt door de invloed van externe geluiden. Met dit onderzoek zou een nieuwe generatie apparaten ontwikkeld kunnen worden dat ongevoelig wordt voor externe geluiden en zelfs voor elektromagnetische velden. Dit is bijvoorbeeld belangrijk bij MRI-scanners, elektrische motoren en industriële toepassingen die elektromagnetische golven tot stand brengen.
In this project, we aim at developing a new accelerometer based on quantum opto-mechanical sensors. We will use membrane meta-materials to make devices that allow for unprecedented sensitivity, will be immune to electro-magnetic noise and will feature extraordinary improvements in bandwidths. We will achieve this through quantum limited optical read-out of mechanical motion which is fully integrated on a chip and readily compatible with existing telecom infrastructures.
We propose an opto-mechanical accelerometer working at the precision-limits imposed by quantum mechanics. Our chip-based approach combines our state-of-the-art designs in both nanophotonics and quantum phononics to pioneer new types of telecom sensors which are quickly becoming widespread in modern society. Using techniques recently developed at TU Delft we are now able to manipulate high-stress films with unique optical and mechanical performance into nearly any nanostructure imaginable; something that has eluded research and industry R&D efforts. This allows us to produce high-aspect-ratio suspended mechanical structures at low costs and opens up completely new avenues in optomechanical sensors. We have designed new photonic crystal structures that allow us to confine light into ultra-small volumes and make it possible to measure movements on the femtometer scale, a distance normally reserved for describing the radius of atoms. In order to measure accelerations associated with these scales, one needs to be able to clearly distinguish it from the thermal noise coming from surrounding environments at room temperature. Our novel techniques for manufacturing high-aspect-ratio structures will allow us to surround photonic crystal optical cavities and large masses needed for accelerometry with phononic crystals which give us unprecedented vibrational shielding from environmental noise. For the first time, we will be combining these types of meta-materials, which act as mirrors for both light and vibrations, in order to access new sensor platforms which have been out of reach of industrial commercialization. This will allow us to demonstrate orders-of-magnitude better acceleration sensitivities compared to commercial sensors with game-changing manufacturing yield; a combination which is rarely achieved together. Our recent innovations in design and nanofabrication, combined with the expertise in quantum limited read-out, places our consortium in a unique position to open up a new direction in the nanophotonics sensor market.
ATTRACT
ATTRACT is een onderzoeksinitiatief van het Horizon 2020 innovatieprogramma van de Europese Commissie in samenwerking met diverse onderzoeksinstellingen.
