28 nov. 2006
2 minuten
Wetenschappers van de TU Delft en Stichting FOM zijn er in geslaagd om ‘de kleinste snaar ter wereld’ te maken én te ‘stemmen’. De snaartjes zijn koolstof nanobuisjes met een diameter van ongeveer 2 nanometer.
Wetenschappers van de TU Delft en Stichting FOM zijn er in geslaagd om ‘de kleinste snaar ter wereld’ te maken én te ‘stemmen’. De snaartjes zijn koolstof nanobuisjes met een diameter van ongeveer 2 nanometer. De onderzoekers publiceren deze week over dit onderwerp in het wetenschappelijke tijdschrift Nano Letters.
De Delftse onderzoekers van het Kavli Institute of Nanoscience en Stichting FOM (Fundamenteel Onderzoek der Materie) gebruikten als materiaal voor de kleine snaartjes koolstof nanobuisjes met een lengte van ongeveer één micrometer en een diameter van ongeveer 2 nanometer. De buisjes werden vastgemaakt aan elektrodes en liggen in eerste instantie boven een laagje siliciumoxide. Dit laagje siliciumoxide wordt vervolgens met zuur gedeeltelijk weggeëtst, waardoor de buisjes vrij komen te hangen.
Onder het siliciumoxide bevindt zich een laag silicium. Op deze laag wordt een in sterkte en frequentie variabele wisselspanning gezet die ervoor zorgt dat het hangende nanobuisje gaat trillen. Het hangende buisje wordt afwisselend aangetrokken en afgestoten. De grootste gemeten uitwijking van een buisje bedroeg 8 nanometer.
De afstand van het nanobuisje tot het laagje silicium beïnvloedt de elektrische capaciteit naar het laagje silicium. Uit deze capaciteitsveranderingen is de beweging van de nanobuisjes af te leiden.
Als de frequentie van de aangebrachte spanning in de buurt van de eigenfrequentie van het opgehangen buisje komt, begint het steeds heftiger te trillen. Deze frequenties liggen in de ordegrootte van enkele tientallen MHz. Door de aangebrachte spanning in sterkte en frequentie te variëren, slaagde de onderzoeksgroep onder leiding van prof.dr.ir. Herre van der Zant, er in de snaar van een vrij hangende toestand te brengen naar een toestand waarbij deze strak gespannen is en trilt. Van der Zant: ‘Het is daarbij alsof je de snaar van een piano of een gitaar aandraait. Je kunt de snaar als het ware stemmen.’
De Delftenaren hebben een model ontwikkeld dat de trillingen van de nanobuisjes goed kan voorspellen. De trillende nanobuisjes zijn echter niet alleen vanuit wetenschappelijk oogpunt interessant, ze kunnen op termijn wellicht ook worden gebruikt in concrete toepassingen. Van der Zant noemt als mogelijkheid een hypergevoelige massasensor. ‘De nanobuisjes zijn zeer licht. Als je aan het buisje iets anders hangt dat zeer licht is, bijvoorbeeld een virus, dan vertaalt die verandering in massa zich in een iets ander trillingsgedrag. Hierdoor kun je de grootte van die extra massa bepalen en kun je afleiden of je met het bewuste virus te maken hebt.’
Ook voor GSM-achtige toepassingen (die nu gebruikmaken van resonatoren die trillen in het GHz-gebied) zouden de trillende buisjes interessant kunnen worden.