Onderzoekers ontwikkelen nanoschakelaar

Een groep onderzoekers van Europese universiteiten, waaronder de RU Groningen, heeft een schakelaar ontwikkeld die in nano-elektromechanische systemen kan worden gebruikt. De schakelaar maakt gebruik van het Casimir-effect.

Het Casimir-effect, vernoemd naar Nederlandse natuurkundige Hendrik Casimir, is een verschijnsel waardoor twee parallelle en geleidende platen in een vacuum elkaar aantrekken wanneer ze elkaar dicht naderen. De oorzaak is een afname van de quantumfluctuaties die van nature optreden. Tussen de platen is de druk van virtuele deeltjes lager dan erbuiten, waardoor de platen naar elkaar worden toegedrukt. Dit effect treedt op bij zeer kleine afstanden tussen de platen. De Europese onderzoekers, die door de European Science Foundation worden gesponsord om toepassingen voor het Casimir-effect te vinden, hebben op basis van het verschijnsel een nanoschakelaar ontwikkeld.

De onderzoekers, waaronder George Palasantzas van de Rijksuniversiteit Groningen, maakten gebruik van een materiaal dat ook voor beschrijfbare cd's en dvd's wordt gebruikt. Die legering van zilver, indium, antimoon en telluur staat bekend als AIST en kan tussen een kristallijne en amorfe toestand wisselen als deze met een laser wordt verwarmd. Een met aluminium gecoate siliciumwafer werd van een laagje AIST voorzien en op 40 tot 120 nanometer van een goudbol in een vacuüm geplaatst. In amorfe toestand bedroeg de casimir-kracht 100 piconewton, maar in kristallijne toestand steeg dit met 20 tot 25 procent.

Op die manier kan een mechanische verplaatsing worden gerealiseerd die door een laser kan worden gestuurd. Het Casimir-effect wordt dan door de AIST-toestand gestuurd en is stabiel, ook wanneer de spanning wordt uitgeschakeld. Dat zou volgens Palasantzas de weg vrijmaken naar een nanoschakelaar voor gebruik in nano-elektromechanische systemen. Dan moet overigens wel een manier worden gevonden om de elektrostatische ladingen die zich opbouwen te minimaliseren; die zouden grotere krachten dan het Casimir-effect kunnen genereren.