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.

Reacties (19)

Wat grappig dat ik dit hier zie.

Ik heb aan dit onderzoek gewerkt.

De phase change materialen en dus Casimir kracht kunnen heen en terug geswitched worden, zelfs op 100+MHz frequenties. Er is op zich geen laser nodig. Een stroompuls kan het materiaal ook switchen. Het materiaal word al gebruikt in PRAMS en heeft zn nut wat dat betreft al bewezen.

PRAMS?

Phase Change Random Acces Memory

http://en.wikipedia.org/wiki/Phase-change_memory

mmmm PRAMMEN

Kan iemand me de praktische toepassing van een nanoschakelaar uitleggen?

Een processor bestaat eigenlijk uit allemaal schakelaartjes. Wanneer hier nanoschakelaars toe kunnen worden gepast, betekent dit veel kleinere processoren en ook minder energie en minder warmte.

[Reactie gewijzigd door Jeffrey v. Hees op 7 juli 2010 13:07]

In een processor zitten electronische schakelaars. Hier gaat het om een electromechanische schakelaar.

1) Enig idee hoe groot zo een "schakelaar" in een processor is? Slechts een paar honderd nanometer hoor.
2) Mechanische systemen zijn altijd trager dan elektronische systemen.

of veel krachtigere processorenop de huidige grootte. zal wel mooi zijn.

nano-chips in computers, in de toekomst...

Wat dacht je van een gelijke lading op de geleidende platen zetten, in het artikel wordt al genoemd dat elektrostatische ladingen de Casimirkracht kunnen overwinnen...

zie ik toch een klein probleempje...
waar stoppen ze de laser die de "schakelaar" aan en uit moet zetten?

Er zijn de laatste 10 jaar echt een heleboel soorten nanoschakelaars uitgevonden. Maar ik zie ze nog steeds niet commercieel toegepast worden.

Ik ga pas juichen als er staat dat ze zo'n schakelaar in massa kunnen produceren. En met 'massa' bedoel ik tientallen miljoenen van deze schakelaars op 1 vierkante centimeter, en daarvan tientallen per minuut.

[Reactie gewijzigd door RetepV op 8 juli 2010 09:28]

Maar dit is dan wel een eenmalige schakelaar. Er is op deze manier geen mogelijkheid de schakelaar weer terug te zetten.

Jawel, de schakelaar kan ook weer teruggezet worden. Zie het maar als een CD-RW, waarbij hetzelfde materiaal ook weer in de oorspronkelijke toestand kan worden gebracht met een laser (vandaar dus ReWritable).
Ik vraag me trouwens af of een schakelaar bedienen met een laser nou wel zo handig is in verband met energiegebruik en dichtheid van de schakelaars, maar uiteraard is dit nog maar een proof-of-concept.

klinkt als een goeie ontwikkeling.
dat ze het Casimir-effect hier toepassen vind ik echt bijzonder

Wat is die Grote Spaghetti Monster toch slim he

Je bedoeld zeker het Vliegende Spaghetti Monster?

all hail his noodleness