Een atomic force microscoop is een van de instrumenten die nanotechnologie mogelijk hebben gemaakt en kost momenteel ongeveer een half miljoen dollar. Maar nu hebben ingenieurs een atoomkrachtmicroscoop gemaakt ter grootte van een dubbeltje die in een chip past.
Ingenieurs maken atoomkrachtmicroscoop ter grootte van een dubbeltje die in een chip past
De technologische sprongen die gemaakt kunnen worden in de wereld van de alledaagse consumententechnologie worden vaak in twijfel getrokken. Welnu, er is in feite een continu werk van de nanotechnologielaboratoria om sensoren, camera’s en vele andere apparaten te “krimpen” die later in dienst kunnen worden genomen van de meer “triviale” apparatuur.
Een atomic force microscoop is een van de instrumenten die nanotechnologie mogelijk hebben gemaakt en kost nu een half miljoen dollar, nu past hij in een chip.
Wat is een atoomkrachtmicroscoop?
Een atomic force microscope (AFM) is een wetenschappelijk hulpmiddel dat wordt gebruikt om gedetailleerde driedimensionale beelden van de oppervlakken van de materialen te genereren, tot op nanometerschaal – die ongeveer op de schaal van de individuele moleculen ligt. Deze apparatuur, ontwikkeld door Gerd Binnig en Heinrich Rohrer in het begin van de jaren tachtig, heeft een resolutie aangetoond in de orde van fracties van een nanometer.
Waar is dit apparaat voor?
De AFM is een instrument dat het bestaan ‘toestaat’ of dat de opmars van nanotechnologie vandaag faciliteert. Momenteel kost een atoomkrachtmicroscoop een half miljoen dollar. Oorspronkelijk had het een dimensie vergelijkbaar met een smartphone, maar nu past het in een chip. Deze miniaturisatie was mogelijk met behulp van een MEMS (Microelectromechanical System), een micro-elektromechanisch systeem.
Een op MEMS gebaseerde atoomkrachtmicroscoop, ontwikkeld door ingenieurs aan de Universiteit van Texas in Dallas, is ongeveer 1 vierkante centimeter groot. Universitaire functionarissen zeggen dat een educatieve versie van het apparaat $ 30.000 tot $ 40.000 kost. Wanneer u naar een laboratoriumniveau gaat, stijgt de prijs tot $ 500.000.
Dr. Reza Moheimani, hoogleraar werktuigbouwkunde aan de UT Dallas, zei: “Een conventionele atoomkrachtmicroscoop is een groot, omvangrijk instrument met meerdere besturingsnetwerken, elektronica en versterkers.”
Een van de doelstellingen van dit onderzoek is om massaproductie te produceren om de complexiteit en kosten van het instrument aanzienlijk te verminderen. Een van de aantrekkelijke aspecten van MEMS is dat het in massa kan worden geproduceerd, waardoor er honderden of duizenden tegelijk kunnen worden gemaakt. Op die manier zou de prijs van elke chip slechts een paar dollar zijn. Hierdoor zal het mogelijk zijn om het hele miniatuur atomic force microscoop systeem aan te bieden voor een paar duizend dollar. Maar door de “trivialisering” van de productie zal de microscoop ook een “consumentenprijs” krijgen.
Een AFM is een microscoop die een oppervlak ‘ziet’ op dezelfde manier als een slechtziende ‘ziet’, dat wil zeggen door aanraking. Een kleine arm, aan één kant bevestigd en met een scherpe punt aan het uiteinde, wordt heen en weer bewogen langs het oppervlak van het monster – of anders beweegt het monster over het kleine silicium- of diamanten puntje. De krachten van interactie tussen de punt van de microscoop en het monster zorgen ervoor dat de punt op en neer beweegt. Deze bewegingen worden vervolgens omgezet in een topografisch beeld.
AFM op een chip
De AFM op een chip meet ongeveer 1 centimeter in het vierkant, met de MEMS bevestigd aan een printplaat die ongeveer zo groot is als een creditcard. Dit bord bevat alle circuits, sensoren en andere componenten die nodig zijn om de beweging van het apparaat te regelen. Het prototype wedijvert nog steeds niet met de kwaliteit van de afbeeldingen van de commerciële apparaten, maar het team beweert dat het een eerste generatie productie is, waarin ze blijven werken totdat een mogelijk resultaat van commercialisering komt.
Wat vindt u van deze AFM? Deel uw mening en gedachten in de commentaarsectie hieronder.