Een kubusje samengevouwen door een waterdruppel

Zelforganisatie is een van de fenomenen waar levende systemen gebruik van maken, maar die eigenschap zou ook handig zijn bij het ‘bouwen’ van nanokleine figuurtjes voor, bijvoorbeeld, de elektronica of voor gerichte medicijnafgifte. Onderzoekers van de universiteit Twente hebben een truc bedacht om met behulp van water ‘bouwplaten’ van ruimtelijke figuren zichzelf te laten opbouwen tot 3d-figuurtjes zoals kubussen of piramides, zij het op mikroschaal.

De drijfveer achter dit onderzoek is de trend naar steeds kleiner. Zo worden allerlei elektronische componenten al op microschaal (1 µm is eenduizendste mm) gemaakt, maar de richting is naar kleiner. Hoe kleiner hoe lastiger die petieterige dingetjes zijn te maken. Dan komt zelforganisatie als geroepen. Zelforganisatie is een fenomeen waarbij deeltjes zich onder invloed van een kracht in keurige structuren organiseren. Bij het werken met halfgeleiders wordt dat gedaan met een speciale soldeertechniek, waar het vloeibare soldeer het silicium in een bepaalde vorm ’trekt’. Dat is geen soepele techniek.
De Twentse onderzoekers hebben water of beter gezegd de oppervlaktespanning van water als zelforganiserende kracht gekozen. “Water heb je overal, is biocompatibel, goedkoop en makkelijk te gebruiken”, zegt onderzoeker Antoine Legrain. Voor hun ruimtelijke minuscule objecten gebruikten de onderzoekers een soort vlakke bouwplaten van silicium. “De keus in vormen is slechts begrensd door de eis dat die in een plat vlak moet zijn te tekenen.” Op de ribben werd wat silicium weggeëtst om het omklappen te vergemakkelijken. In het midden van zo’n ribbe werd een gaatje geboord. Als door dat gaat water komt ontstaat daar een druppeltje. De oppervlaktespanning van het water trekt de zijkanten omhoog, waardoor er een ruimtelijke figuur ontstaat. De onderzoekers slaagden er in op die manier in in een paar seconden kubussen, piramides en andere figuren te maken, die kleiner zijn dan 100 µm (0,1 mm). Dat lijkt me overigens wel aan de grove kant als je van plan bent er een micro- en zeker een nanotechnologie van te maken. Die ‘bouwplaten’ bleken meermalen (tot aan 60 keer toe) gevouwen te kunnen worden, zonder dat er iets stuk ging. De onderzoekers denken met deze techniek sneller en eenvoudiger kleine elektronische onderdelen te kunnen maken, maar denken ook aan toepassingen in de medische hoek als medicijnafleveraars of kleine apparaatjes voor het bemonsteren van weefselmateriaal in een levend organisme. Hun eerstvolgende doel is overigens met deze technieken 3d-sensoren te bouwen. We horen daar nog wel wat van, denk ik zo.

Bron: bdw