Hannover, Duitsland - Onderzoekers van Bell Labs, de research and development- tak van Lucent Technologies (NYSE: LU), hebben een geheel nieuwe methode ontdekt om het gedrag van minuscule vloeistofdruppels te controleren. Dat is mogelijk door het geven van elektronische lading aan speciaal geconstrueerde siliciumoppervlaktes, die lijken op grassprieten. Deze nieuwe techniek voor het manipuleren van vloeistoffen biedt vele potentiële toepassingen, zoals het verbeteren van optische switch-methoden en geavanceerde miniaccu's tot zelfreinigende voorruiten en het stroomlijnen van scheepsrompen.
De details van deze techniek die het resultaat is van het Bell Labs-onderzoek naar nanotechnologie, worden op 11 mei 2004 gepubliceerd in Langmuir, het tijdschrift van de American Chemical Society.
"Een keer in de zoveel tijd realiseren we een doorbraak in ons onderzoek die op zeer veel gebieden toepasbaar is", zegt David Bishop, Vice-president nanotechnologie bij Bell Labs en president van het New Jersey Nanotechnology Consortium. "De technieken die voortkomen uit dit onderzoek kunnen toegepast worden op uiteenlopende gebieden, zoals de koeling van geïntegreerde circuits in krachtige computers, nieuwe fotonica-componenten voor optische communicatie en compacte, betaalbare 'lab-on-a-chip'-sensormodules."
Dit is mogelijk door een revolutionaire technologie die Bell Labs-onderzoekers hebben ontwikkeld voor silicium-oppervlaktes. Hierdoor lijken deze oppervlaktes op gelijkmatig gemaaide grasvelden met individuele 'grassprieten' van slechts enkele nanometers (een nanometer is een miljardste meter, zo'n 100.000 keer kleiner dan de diameter van een mensenhaar).
Door de mogelijkheid om siliciumvelden te bewerken voor de productie van 'nanograss' kunnen vloeistoffen anders reageren op de oppervlaktes, waardoor de effecten van deze vloeistoffen precies zijn te beheersen. In het dagelijks leven maken vloeistoffen oppervlaktes nat en blijven ze eraan kleven. Zo blijft een regendruppel op de voorruit van een auto liggen en als er water wordt geknoeid, spettert het alle kanten op. De individuele sprieten van het 'nanograss' zijn echter zo klein dat druppels vloeistof er op blijven liggen en eenvoudig gestuurd kunnen worden. "Fysiek gezien vermindert deze techniek de oppervlakte die een druppel voelt, en het vermindert de interactie tussen de vloeistof en de ondergrond met een factor honderd tot duizend", aldus Tom Krupenkin, onderzoeksleider van Bell Labs.
Krupenkin en zijn team hebben het 'nanograss' bedekt met een waterafstotend materiaal en wanneer er druppels op de oppervlakte komen, worden deze verplaatst zonder dat ze de ondergrond nat maken. Door een licht voltage te gebruiken, kan het gedrag van de druppels beïnvloed worden. Hierdoor kunnen ze dalen en de oppervlakte gecontroleerd bevochtigen. De druppels reageren ook op temperatuurveranderingen, waardoor ze voor thermische koeling ingezet kunnen worden.
"Dergelijk gedrag kan gebruikt worden voor de koeling van computerchips", zegt Krupenkin. "Een druppel kan naar een verhit gedeelte van een chip gestuurd worden, daar dalen en de hitte absorberen, zonder dat er een dure en inefficiënte koeling voor de gehele chip nodig is." Een andere toepassing voor deze techniek ligt op het vlak van optische netwerken. Door een druppel vloeistof in het 'nanograss'-oppervlak te verplaatsen, kunnen de fysieke eigenschappen van het zendmedium, waarmee lichtsignalen worden verzonden, worden aangepast. Hierdoor kunnen optische switch-methoden verbeterd worden. Nieuwe optische componenten, zoals filters, kunnen gemaakt worden door vloeistof in een 'nanogras'-omgeving te verplaatsen.
Bell Labs en het New Jersey Nanotech Consortium proberen deze techniek ook in te zetten bij het creëren van krachtige, nieuwe generatie reserve micro-accu's. Conventionele batterijen produceren continu elektrochemische reacties, ook als ze niet gebruikt worden. Daardoor vermindert de kwaliteit op den duur. Met de Bell Labs-techniek voor het isoleren van vloeibare elektrolyten, vinden er geen reacties plaats tot dat er daadwerkelijk stroom nodig is. Op nanograss-gebaseerde microbatterijen kunnen zeer geschikt zijn voor batterijen met een hogere capaciteit en levensduur. Zeker als er in een korte periode veel energie nodig is. Dit kan gebruikt worden in buitensensoren die alleen veel energie gebruiken als ze daadwerkelijk iets waarnemen en de informatie draadloos doorsturen.
Een andere toepassing van 'nanograss' is 'lab-on-chip'-apparatuur. "Hierbij is te denken aan apparatuur die duizenden verschillende chemische reagens gebruiken, die elk in een kleine punt op de bodem van het 'nanograss' geplaatst zijn. Op die manier is nieuwe apparatuur mogelijk voor gecombineerde chemische en genetisch analyse. Andere toepassingsmogelijkheden van 'nanograss' zijn torpedo's met minimale wrijving, zelfreinigende voorruiten en snellere boten. Hiervoor zijn de vloeistofsturende kenmerken van 'nanograss' essentieel."
Andere leden van het interdisciplinaire onderzoeksteam zijn Ashley Taylor en Tobias Schnieder van Bell Labs en professor Shu Yang van de University of Pennsylvania.
###
Over Lucent Technologies
Lucent Technologies ontwerpt en levert systemen, diensten en software voor de ontwikkeling van volgende-generatie communicatienetwerken. Met de steun van Research & Development door Bell Labs zet Lucent haar expertise in op het gebied van mobiele-, optische-, software-, data- en spraaknetwerktechnologieën voor het creëren van nieuwe omzetverhogende mogelijkheden voor haar klanten, zodat zij hun netwerk snel kunnen inzetten en beter kunnen beheren. Lucents klantenbestand bestaat uit communicatieserviceproviders, overheden en bedrijven wereldwijd.
Het hoofdkantoor is gevestigd in Murray Hill, N.J. (Verenigde Staten). Voor meer informatie over Lucent Technologies kunt u terecht op de website: www.lucent.com.
Voor meer informatie en het opvragen van fotomateriaal:
Lammers van Toorenburg Benelux PR
Armine Egberink
Tel: 030-656 5070
Mob: 06-282 02616
lucent@lvtpr.nl