Nanomotortjes repareren minuscule elektronische schakelingen. Dat lieten onderzoekers in de VS gisteren zien op een bijeenkomst van de American Chemical Society. Centraal staan nanodeeltjes die zichzelf voortstuwen en ter plekke de schade van de elektrische geleiding herstellen. Het is voor elektronica met slechts nanometers grote onderdeeltjes de enige manier om de levensduur te verlengen, zo menen de onderzoekers.
(Kijk dinsdag 15 maart om 22.00 uur via YouTube naar een persconferentie over dit onderwerp!)
Als een elektronische schakeling een krasje opdoet, of een andere beschadiging, is er een kans dat ze niet meer werkt. De kras of barst in het geleidende baantje onderbreekt namelijk de stroom elektronen. Waar traditionele elektronica nog redelijk eenvoudig gefixt kan worden met solderen, zijn voor reparaties op nanoschaal heel andere concepten nodig.
Onderzoekers van onder andere de University of California doen dit nu met zogeheten Janus-deeltjes, deeltjes met twee verschillende eigenschappen aan de beide zijden (Janus was een Romeinse god met twee gezichten).
Goud en platina
De Janus-nanodeeltjes zijn aan de voorkant gemaakt van goud, aan de achterkant van platina. Het platina is een katalysator die een toegevoerde brandstof van waterstofperoxide afbreekt tot water en zuurstof. Dit chemische proces geeft het nanodeeltje tegelijk ook een zetje in de rug. Voortgestuwd door dit nanomotortje beweegt het over het oppervlak van het elektronische systeem. Zodra het een krasje ontdekt, nestelt het zich op die plek. ‘Het gebied van de kras is hydrofoob, waardoor de goudkant van het Janusdeeltje zich eraan hecht’, vertelt Jinxing Li, de promovendus die het principe tijdens de ACS National Meeting presenteerde.
Dat doen natuurlijk meerdere deeltjes en zo hoopt het goud zich op, zodat de barst met geleidend materiaal wordt gevuld. De onderzoekers demonstreerden de werking door een led-lampje te laten branden in een gerepareerd elektrisch circuit. Li: ‘We verwachten dat dit een duurzame reparatie is, want goud is een edelmetaal en de nanodeeltjes zijn vrij stabiel.’
Lastig te bereiken
Li en collega’s denken dat hun methode geschikt is om elektronica te repareren die lastig te bereiken is. Zij denken dan aan de geleidende laag in zonnecellen, die aan barre omstandigheden blootstaat, of aan de flexibele sensoren en batterijen die er ook aan zitten te komen (zie foto rechts). ‘De grote uitdaging is de nanomotortjes te integreren in grote elektronische systemen en ze on demand aan te zetten’, aldus Li.
Menselijk lichaam
De onderzoekers hebben zich naar eigen zeggen laten inspireren door het menselijk lichaam. Ontstaat daar een wondje, dan merkt het afweersysteem dat en worden er bloedplaatjes naar de wond gestuurd. Die klonteren samen en dekken de wond zo af met een korstje.
Juist in het lichaam ligt ook een andere toepassing van de Amerikaanse vinding. Li en collega’s gaan gebaseerd op dezelfde principes een systeem ontwerpen voor de lokale afgifte van medicijnen. ‘Deze medicijn-bolletjes van een nanometer groot zwemmen rond, herkennen de locatie van een ziekte en kunnen precies daar het medicijn afgeven. Wij denken dat dit principe een rol van belang kan gaan spelen in de geneeskunde.’
Openingsvideo, illustratie, foto: Jinxing Li et al.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.