06-10-2009: Nobelprijs voor de natuurkunde 2009 voor fundamenteel onderzoek naar licht: Kao, Boyle en Smith delen de prijs

06 - 10 - 2009


FOM-persbericht

Amsterdam, 6 oktober 2009: De Nobelprijs voor de natuurkunde 2009 is toegekend aan Charles K. Kao (China/UK), Willard S. Boyle (USA) en George E. Smith (USA). Kao ontvangt de prijs voor zijn bijdrage aan de ontwikkeling van glasvezels voor optische communicatie, Boyle en Smith voor de ontwikkeling van de  CCD sensor.  Kao ontvangt de helft van de prijs van in totaal bijna een miljoen euro, Boyle en Smith verdelen de andere helft. In december worden de Nobelprijzen 2009 officieel uitgereikt in Stockholm.

Albert Polman, directeur van het FOM-instituut AMOLF reageert enthousiast op deze winnaars: "Kao is echt de pionier van het vakgebied. Zijn vinding uit de jaren zestig heeft een enorme impact op de huidige communicatietechnologie. Alle data wordt nu met licht getransporteerd.  Dat kan overigens alleen dankzij de lichtversterkers die in de jaren tachtig bij Bell Laboratories ontwikkeld werden, hetzelfde instituut waar ook de andere twee winnaars dit jaar vandaan komen. Daar gebeurde toen heel veel fundamenteel onderzoek. En twintig jaar later heeft iedereen het in huis, dat is toch prachtig om te zien! Het is een fantastisch voorbeeld van hoe fundamenteel onderzoek tot een onmisbare toepassing leidt. "

Glasvezels
Kao (1933) berekende in 1966 dat licht over tientallen kilometers getransporteerd kan worden met behulp van glasvezels als het glas maar zuiver genoeg is. Licht in glasvezels kwam op dat moment niet verder dan twintig meter en hoewel de vereiste kwaliteit noch de kilometers lange vezels destijds te maken waren, leidde zijn theorie wel tot een doorbraak in de glasvezel optica en levert deze hem nu de Nobelprijs op. Hij inspireerde met zijn theorie andere onderzoekers, waardoor een paar jaar later al ultraschone en pure glasvezels geproduceerd konden worden. Samen met de ontwikkeling van lichtversterkers in de jaren tachtig, leidde dat tot de mogelijkheid om ook over lange afstanden licht te transporteren. Groot voordeel van glasvezelkabels is dat de bandbreedte groot is, waardoor veel grotere hoeveelheden data tegelijkertijd getransporteerd kunnen worden: tegenwoordig alle telefoongesprekken ter wereld tegelijkertijd! Inmiddels zijn glasvezelkabels dan ook niet meer weg te denken uit onze maatschappij, als belangrijke schakel in alle communicatie (telefoon, internet). Er liggen ook vele kilometers: als alle bestaande glasvezelkabels aansluitend om de wereld zouden worden gelegd als één lange draad, dan gaat deze draad 25.000 maal de wereld rond. Ieder uur komen daar overigens nog enkele kilometers bij.

In Nederland is men inmiddels met de volgende stap hard op weg: om ook in computers licht te gebruiken. Dit vakgebied, de geïntegreerde optica, is nog heel nieuw, maar boekt snel vooruitgang. De oprichting van het Centrum voor Nanofotonica bij het FOM-instituut AMOLF is daarin een belangrijke stimulans, en versterkt de goede positie van Nederland op dit gebied. "Wat Kao op grote afstanden wilde, willen wij nu juist heel klein doen, op een computerchip. Er is nog veel winst te behalen in de snelheid en hoeveelheid data die een chip kan verwerken. Kao wist licht te manipuleren op de schaal van een kilometer, wij proberen het op een schaal van een nanometer, dat is kleiner dan de golflengte van licht. Ik ben er van overtuigd dat ook dit werk tot mooie toepassingen leidt over een paar decennia!" zegt Polman.  
 

CCD Een groot deel van het hedendaagse datatransport via glasvezelkabels bestaat uit digitale beelden. Het maken van digitale beelden is het onderwerp van het tweede deel van de Nobelprijs van 2009. Eveneens eind jaren zestig ontdekten Boyle (1924) en Smith (1930) de eerste digitale beeldopname techniek: het Charge-Coupled Device (CCD). De CCD-techniek maakt gebruik van Einstein’s theorie van het foto-elektrisch effect (Nobelprijs 1921), waarbij licht wordt omgezet in een elektrisch signaal. De uitdaging bij het ontwikkelen van een digitale beeldsensor lag in het verzamelen van het signaal en dit vervolgens uitlezen voor een groot aantal beeldpunten (pixels) in een korte tijd. Inmiddels is de CCD bekend als het elektronisch oog van digitale camera’s en is het verwerken en verspreiden van beeldmateriaal heel veel makkelijker geworden. Daarnaast zijn door deze techniek ook veel nieuwe ontdekkingen gedaan, doordat nu zichtbaar werd wat eerder niet te zien was. CCD-techniek wordt daarom veel gebruikt in medische instrumenten, bij wetenschappelijk onderzoek en heeft de fotografie radicaal veranderd. Jan Visser was zelf betrokken bij de ontwikkeling van CCD-producten en is nu onderzoeker bij het FOM-instituut Nikhef in Amsterdam. Hij ziet nog steeds een belangrijke rol voor de CCD-ontdekking uit de jaren zestig:  â€œCCD-technologie is jaren de enige techniek geweest voor het maken van digitale foto’s. Daarnaast zijn nu de CMOS camera’s gekomen, waar ook in Nederland onderzoek aan wordt gedaan omdat de verwachtingen hoog zijn. Bij Nikhef is vorig jaar een project gehonoreerd dat zich hierop richt, een belangrijke impuls voor het onderzoek. Maar totdat daar goede resultaten uit komen is in de wetenschappelijk wereld en voor toepassingen die hoge kwaliteit vereisen de CCD-camera nog steeds nummer één. Niet voor niks een Nobelprijs dus!”

Meer informatie
Meer informatie over de Nobelprijzen 2009 vindt u op: www.nobelprize.org en over eerdere Nobelprijzen voor de natuurkunde op: http://www.fom.nl/live/nieuws/nobelprijzen/artikel.pag?objectnumber=21140&referpagina=21788