Computerchips worden steeds kleiner. Dat betekent dat ook de apparatuur er omheen verfijnder moet worden. “In de industrie is behoefte aan beweegbare platformen om dingen nauwkeurig te positioneren. Die heb je nodig in het productieproces van zo’n chip, maar ook daarna, als je hem onder een microscoop wilt bekijken”, vertelt Werktuigbouwkundestudent Michel van Leeuwen. Hij doet onderzoek naar de NanoMotion Stage, een platform dat tot een paar nanometer is te bewegen. “De huidige platforms gebruiken elektromotoren. Het vervelende is dat die een magnetisch veld opwekken. Wanneer je zo’n platform in een elektronenmicroscoop gebruikt, verstoort dat veld de elektronen van de microscoop.” Sinds een jaar of twee is er een alternatief in zicht: motoren van piëzoelementen.
“Piëzomateriaal heeft de bijzondere eigenschap dat het uitzet als je er een spanning op aanbrengt”, zegt Van Leeuwen. Hij onderzocht of de motor geschikt was om de samplehouder van een elektronenmicroscoop aan te sturen. Hij laat een animatiefilmpje zien. Het ziet eruit als crowdsurfen, maar in dit geval bestaat het publiek uit dunne sprietjes van piëzomateriaal en is de crowdsurfer een blokje metaal. “Wanneer de linkerhelft van zo’n spriet onder spanning wordt gezet, en de rechterhelft niet, dan buigt hij naar rechts. Die beweging geeft het blokje een zetje.” Op die manier kan het motortje het blokje tot op vijf nanometer nauwkeurig positioneren - dat is vijf miljoenste van een millimeter. “En eigenlijk nog nauwkeuriger, maar verplaatsingen van minder dan vijf nanometer kan ik niet meten”, glimt Van Leeuwen. Hij bouwde de aansturing van de motor en onderzocht de karakteristieken van de opstelling. “Het is de kunst om die sprietjes zo efficiënt mogelijk te laten bewegen.” Niet alleen omdat de beweging dan het snelst gaat, maar ook om te voorkomen dat de boel opwarmt. “Bij een elektronenmicroscoop zit je sample in een vacuüm. Dat betekent dat de motor zijn warmte slecht kwijt kan. Er mag dus zo min mogelijk energie in warmte worden omgezet. Ook lopen niet alle bewegingen even soepel. Bij sommige frequenties gaat de boel trillen. Ik werk nu nog aan een model waarmee we die trillingen kunnen verklaren.”

Tekst: Anouck Vrouwe
Foto: Rien Meulman