Snellere gadgets met meer geheugen door... origami?

De microtechnologie in computers en smartphones is tweedimensionaal. In 3D is echter veel meer mogelijk.

Snellere apparaten met meer geheugen in dezelfde kleine ruimte: dat willen we allemaal wel. Aan de Universiteit Twente promoveerde Antoine Legrain onlangs met een innovatieve methode om dit voor elkaar te krijgen. Zijn inspiratiebron: de Japanse vouwkunst Origami.

Dunne laagjes

Huidige gadgets hebben tweedimensionale mini-elektronica, die op hele dunne laagjes glas of silicium gebouwd zijn. Legrain bekeek of dat niet efficiënter kon, namelijk door de structuren als het ware op te vouwen in een driedimensionale vorm. Op die manier kun je veel meer transistors kwijt in een kleine ruimte dan op de traditionele manier van chips maken. Door structuren op te vouwen tot 3D-systemen, rekent hij af met de beperkingen van de huidige tweedimensionale manier van chips maken.

Origami op zoutkorrel-schaal

Volgens Legrain heeft een driedimensionale microwereld gigantische voordelen. "Naast elektronica kunnen we dan ook driedimensionale mechanische objecten uit de macro-wereld miniaturiseren", zegt hij. De vouwkunst kan worden toegepast op zonnepanelen, robots, maar ook in het super-super-klein: 0,2 millimeter, de grootte van een zoutkorrel.

Vouwen met waterdruppels

Een praktische kanttekening: hoe krijg je dit vouwwerk op zo'n kleine schaal voor elkaar? "Op de microschaal kunnen we natuurlijk niet met onze vingers vouwen, en zijn trucs nodig." Daarom gebruikt Legrain oppervlaktespanning van vloeistoffen voor het vouwen van microstructuren. "Dit doen we door kleine druppels water te verdampen. De druppels worden aangebracht op flexibele structuren, die daardoor samenvouwen. Als we het goed ontwerpen, blijft na de verdamping de structuur gevouwen doordat onderdelen tegen elkaar blijven plakken."

Veelbelovend

De technologie die Legrain bedacht, is nog niet meteen klaar voor massale productie. Hij beschrijft in zijn proefschrift dat je de kleine druppels het makkelijkst aanbrengt met een injectienaald. "Die methode is echter minder geschikt voor massaproductie. Daarom hebben we onderzocht of het mogelijk is om de druppel door een klein kanaaltje aan de achterkant van de te vouwen structuur te persen. Dit is gelukt, hoewel het massaal vouwen van duizenden structuren tegelijkertijd nog ver weg is." Maar de vooruitzichten noemt hij wel veelbelovend.

Antoine Legrain promoveerde bij de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica en de Transducers Science and Technology Group. Dit is een onderdeel van het MESA+ instituut voor nanotechnologie, het stokpaardje van de Universiteit Twente.