Exploderende druppels door lasers

| Rense Kuipers

Lasers die vloeistofdruppels laten exploderen. Het klinkt al bijzonder, maar ziet er nog indrukwekkender uit. Onderzoekers van de Physics of Fluids-groep van MESA+ maakten een video over het effect van laserstralen op vloeistof. Hiermee wonnen ze de Milton van Dyke Award van de American Physical Society.

In de video is te zien hoe een laserstraal die een druppel raakt bijvoorbeeld dampvorming teweegbrengt of zelfs plasma genereert. De druppel kan sterk misvormd raken en met enkele meters per seconde voortgestuwd worden of zelfs exploderen. Het ziet er indrukwekkend uit, maar waarvoor kan het gebruikt worden?

Alexander Klein, PhD-student binnen de onderzoeksgroep, vertelt: ‘De technologie kan gebruikt worden bij nanolithografiemachines voor microchips. Nanostructuren worden dan in het silicium van de microchips aangebracht, voor bijvoorbeeld een nieuwe generatie chips voor smartphones.’

Meer dan een week filmen

Om het effect goed in beeld te kunnen brengen, maakten de onderzoekers gebruik van hogesnelheidscamera’s die de beelden registreerden met 20 duizend frames per seconde. Door gebruik te maken van een stroboscopische belichtingsset-up, werd dit effectief 10 miljoen frames per seconde.

‘We hebben meer dan een week gewerkt aan de video’, zegt Klein. ‘Dat lijkt lang, maar het is een goede manier om de boodschap van ons onderzoek makkelijk en helder over te brengen. Het helpt ook bij de presentatie en promotie van het onderzoek. Mensen begrijpen het beter als ze eerst de video hebben gezien.’

Opmerkelijk is dat de vloeistof die gebruikt is in het filmpje een combinatie is tussen water en inkt. ‘De inkt absorbeert de energie van de laser’, licht Klein toe. ‘Dat kan niet alleen met water, omdat water straling doorlaat.’

De Milton van Dyke Award, genoemd naar een expert op het gebied van vloeistofbeweging van de Stanford University, is bedoeld om visualisatie op dat gebied te stimuleren door middel van video’s.