Vloeistofbeheersing met nanosprietjes

De R&D afdeling van Lucent Technologies, Bell Labs, heeft een methode ontwikkeld om het gedrag van vloeistofdruppels te beheersen. De onderzoekers maken hiervoor gebruik van siliciumoppervlakken met piepkleine grassprietachtige structuren, zo is onze redactie onder ogen gekomen. De details van deze nanogras-technologie worden op elf mei aanstaande gepubliceerd in het Langmuir tijdschrift van de American Chemical Society. De sprieten zijn enkele nanometers groot, zo klein dat de vloeistofdruppels erop blijven liggen en zo gestuurd kunnen worden. Onderzoeksleider Tom Krupenkin zegt dat door het nanogras het oppervlak van de ondergrond dat door de druppel wordt aangeraakt, sterk wordt verminderd.

De interactie tussen de vloeistof en de ondergrond wordt hierdoor met een factor honderd tot duizend verkleind. De sprieten zijn bedekt met een waterafstotend materiaal; wanneer er druppels op het gras vallen, worden deze verplaatst zonder dat de ondergrond met de vloeistof in aanraking komt. Met behulp van een beetje stroom kan men de druppels laten dalen en kan de ondergrond naar wens wel nat worden gemaakt. Doordat de druppels ook reageren op temperatuurverandering is deze techniek zeer geschikt voor het koelen van bijvoorbeeld computerchips. Een vloeistofdruppel kan zich naar een warm deel van de chip begeven, daar afdalen naar het oppervlak en de warmte absorberen. Op deze manier kan de chip gestuurd gekoeld worden op alleen de warme delen, in plaats van de hele chip onnodig af te koelen.

Bell Labs werkt samen met het New Jersey Nanotech Consortium om de nanogras-technologie in te zetten bij het ontwikkelen van microaccu's. Waar huidige batterijen continu bezig zijn met het opwekken van elektrochemische reacties, zou de nieuwe techniek het mogelijk maken om dit pas te doen wanneer de spanning echt nodig is. Door het isoleren van de elektrolytvloeistoffen met behulp van de siliciumsprieten blijven de reacties achterwege totdat de cel aangezet wordt tot het produceren van de nodige elektriciteit. Op deze manier ontstaan kleine batterijen met veel vermogen en een lange levensduur. Siliciumgras kan volgens de onderzoekers ook gebruikt worden voor bijvoorbeeld optische netwerken en lab-on-chip-apparatuur:

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.

[...] 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."

Reacties (36)

[rept]

Een vloeistofdruppel kan zich naar een warm deel van de chip begeven, daar afdalen naar het oppervlak en de warmte absorberen. Op deze manier kan de chip gestuurd gekoeld worden op alleen de warme delen, in plaats van de hele chip onnodig af te koelen.

Hmmm vreemde toepassing. Ben heel nieuwsgierig wanneer dit ooit in de praktijk bruikbaar wordt. (als het al bruikbaar wordt!).

Na het lezen van de eerste paragraaf dacht ik eerder aan toepassingen in de printsector.

Zelfreinigende voorruiten

Dat zal eerder gebeuren dan het chipgebeuren op voorwaarde dat dit niet te duur is in productie. Vooral dure merken pakken graag met zo'n snufjes uit

[Aham brahmasmi]

Nog zoiets: de poten van een gekko. Die kan op een verticale glazen wand omhoog kruipen, doordat de microscopische haartjes onder zijn poten talloze vertakkingen hebben en vanwege de Vanderwaalskracht (ja echt) aan (bv.) het glas plakken. Dit is dus ook op nano-niveau en men is ook bezig om met een soort nanobolletjes op latex oid die kleefkracht van de poten van de gekko na te maken.

[Verwijderd]

stomme vraag misschien, is dit net zoiets als 'lotus' oppervlakte?

[Verwijderd]

Was zondag op TV bij de VPRO het lotus blad, mij mond viel open toen ze druppels lijm op het blad lieten vallen en deze er afliepen , Die lepel met honing was ook leuk .

Link:
http://www.vpro.nl/wetenschap/webdocs/index.shtml?3626936+3823365+1646 3881+16214335

[Verwijderd]

Zelf gezien op de Hannover Messe vorig jaar waar een stand stond met demonstratie.

Link:
http://www.botanik.uni-bonn.de/system/bionik_flash_en.html

[SkyStreaker]

Ik kan mij herinneren dat de Lotusbloem een aparte bladstructuur heeft waar zeer weinig spul zich aan hecht. Maar uhm, nano? Dat denk ik weer net niet.
Nanograss is artificieel en de structuur van de lotusbloem is natuurlijk en daarvoor nooit helemaal exact gelijk, wat op zich meteen ook weer intresse opwekt aan mijn kant.

[Mahena]

Volgens mij heb jij onlangs ook die documentaire op National Geographic gezien. Zou best kunnen dat met elkaar te maken heeft. Kan je het beste aan een bioloog vragen, denk ik.

[handige_harrie]

Dat valt volgens mij onder coatings, heb ik vorig jaar bij DSM gezien, ze zijn daar best ver mee, zal niet lang meer duren voor de teflon-pannen de deur uit kunnen . Ze lieten een sample zien, waar ze een druppel water op legden. De druppel bleef een bijna perfect bolletje, zag er heel cool uit. Maar zo'n coating is gewoon een vloeistof die je aanbrengt en mbv UV-licht op het oppervlak verhardt. Of dat met deze nanosprietjes ook zo kan is nog maar de vraag.

[Admiral Freebee]

Dat is gewoon een afstotende laag... die heb je ook op je jas zitten

En het gaat dan weer voornamelijk over het geleiden van vloeistof

[TiG]

Waar huidige batterijen continu bezig zijn met het opwekken van elektrochemische reacties,

Ik heb altijd geleerd dat elektrochemische reacties alleen kunnen plaatsvinden als het circuit gesloten is. Dus als er geen stroom gevraagd wordt is er in een gewone baterij nou ook geen reactie aan de gang. Of vat ik deze zin nou verkeerd op?

[Belgar]

Nee de zin klopt. In een batterij worden de twee reagerende onderdelen gescheiden gehouden door een elektroliet. deze scheiding is echter haast nooit perfect. Daardoor vind er altijd degradatie van de batterij plaats, zelfs als ie niet gebruikt wordt. Tenzij men dus tijdelijk het elektroliet kan 'verwijderen'

[Verwijderd]

volgens mij heeft is phillips ook al zoiets aan het ontwikkelen.... maar dan met inkt die reageerd op verschillende impulsen......
But I Could Be Wrong

[DiLDoG]

Jah zoiets

Bij hun liggen gekleurde vloeistofdruppeltjes in vaste cellen, door er een spanning op te zetten trekt de druppel samen, en is de ondergrond voor het grootste gedeelte van de cel te zien. (voor displays etc)

hier gaat volgens mij om het om het verplaatsen van vloeistoffen over een oppervlak

[opagrover]

YOOHOO!

zelfreinigende voorruiten

De Dilbertlezers onder ons weten dat er een verband bestaat tussen * koffievlekken op stropdas & overhemd en * aankomende belangrijke vergaderingen. Als Bell hier iets mee kan doen hebben ze een hele grote markt te pakken.

[THC]

Als je er voorruiten van maakt, maak je er weer volgens mij een groot oppervlak van. Volgens mij is juist het kleine oppervlak wat die nanobuisjes hebben tov het druppeltje wat er voor zorgt dat er zo weinig wrijving is.

Scott Adams werkte gelukkig voor de Pacific Bell, volgens mij niet voor Bell labs, anders zou ik het inderdaad verontrustend vinden (ik dacht toch niet dat die twee iets met elkaar te maken hadden)

[Verwijderd]

maar je maakt de voorruit niet van één haartje, maar van heel veel. Net als dat je een gigabyte geheugen niet maakt van één enorme transistor, zeg maar.

dan moet het water ver geduwd worden voor het van je voorruit is, maar zolang we niet weten hoe snel dat kan en hoevele hitte en stroom dat oplevert/verbruikt kan het niet anders dan dat we enthousiast reageren op de mededeling dat we isschien wel nooit meer met de stropdas van onze stagiaires onze auto hoeven te ontdoen van vogelpoep.
hoera.

[MaximusTG]

Nee, helemaal niet, wat ze bedoelen is dat het contactoppervlak van een druppel met de ondergrond met een factor 100 tot duizend wordt verkleind. In plaats van helemaal op de ondergrond te liggen, rust de druppel op een paar nanosprietjes.
Dat principe kun je dan dus toepassen op een zo groot oppervlak als je maar wilt. Wat je dan dus krijgt is een groot oppervlak met heeeeeeeeel veel kleine sprietjes.

[THC]

Het ding is volgens mij juist als je veel van die haartjes naast elkaar doet, de waterdruppels over meerdere haartjes verspreid worden. Volgens mij doe je dan het effect van weinig oppervlak teniet.

[dasiro]

ik weet niet met wat voor wrak jij rondrijdt, maar de mijne heeft ruitenwissers

[Dekaasboer]

is misschien meer iets voor het koelen van mosfets en capacitors. of je kan hiemee ook hdd's maken die zichzelf dan "waterkoelen"

[OverSoft]

sinds wanneer moeten condensatoren gekoeld worden...

[ElCondor]

@bakkere:

Niet alleen dolfijnen toch? Ook haaien hebben een dergelijke structuur.
Voor zover ik weet zijn ze al aan het expirimenteren met boten en zwempakken met een dergelijke structuur...

[trogdor]

juist haaien ja, als ik me goed herinner vooral de zwaardvis en hamerhaai.

[Verwijderd]

Mercedes gaat vanaf volgend jaar zijn duurste modellen lakken met Nanoverf.
Nano is hype op dit moment,op de beurs in ieder geval.

[Baltar]

A ha, dan krijgt de science fiction film The Abyss toch een realistischer gehalte (alhoewel het controleren van een 100 meter vloedgolf nog wel toekomstmuziek is denk ik).