Volgend jaar vindt de wereldtop over micromachines plaats in Bejing, China, maar deze maand was Mesa+ samen met het Belgische IMEC de gastheer in Maastricht. Terwijl microsystemen wereldwijd op de markt komen is iedereen overtuigd van het toekomstige belang van nanotechnologie, nog een stapje kleiner dan micro. Paradoxaal genoeg werd over de vraag wat wel en wat niet tot de moderne nanotechnologie behoort stevig gediscussieerd.
De wereldwijde onderzoeksinspanningen voor micro- en nanotechnologie zijn indrukwekkend. Dat bleek op de jaarlijkse wereldtop over micromachines, die dit jaar als thema Nanotechnologie meekreeg. Gastheren waren Mesa+ en het Belgische IMEC, het Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum in Leuven. Conclusie was dat microtechnologie de status van volwassenheid heeft bereikt.
De nationale onderzoeksprogramma's zijn volgeboekt. Amerika is trendsetter voor toepassingen in de biotechnologie. En ondanks economische tegenwind in de IT-sector, blijven de inspanningen voor integratie van optica in micro-elektromechanische systemen (mems) groot. Hetzelfde geldt voor RF mems, hoogfrequente componenten voor ondermeer gsm's en wireless communicatieapparatuur.
Maar er zijn meer ambitieuze landen. Korea is in 2001 een tienjarig nanotechnologie onderzoeksprogramma gestart waarmee $ 1,4 miljard is gemoeid. Het land heeft bovendien al indrukwekkende resultaten geboekt met micro-biomedische diagnosesystemen die in te brengen zijn via microcapsules. Verder is Taiwan van plan om $ 600 miljoen te steken in nanotechnologie voor microbrandstofcellen, biotechnologie en packaging, waarmee het assembleren en inpakken van chips in uiteenlopende behuizingen wordt bedoeld.
Links en recht verschijnen uiteenlopende microsystemen op de markt. De producten zijn soms verrassend. In Italië startten in 2001 drie bedrijven met producten die elektronische neuzen worden genoemd. Zwitserland past microtechnologie toe in haar horloges waar op siliciumtechnologie gebaseerde druksensoren en tandwielen worden ingezet.
Pionier
Geen wonder dat de verrichtingen van Mesa+ nauwgezet worden gevolgd. 'De internationale belangstelling voor onze grote onderzoeksprogramma's, zoals de lab-on-a-chip technologie, is booming', zegt dr. Kees Eijkel, technisch-commercieel directeur van Mesa+. 'Het concept van microkanaaltjes die zijn geïntegreerd in functionele structuurtjes, is zowel bruikbaar voor medische toepassingen als voor chemische analyses. Wanneer je als pionier iets moois neerzet,is het logisch dat andere mensen dat ook gaan doen.' Onderzoeksleider van deze micro totaalanalysesystemen is prof. dr. ir. Albert van den Berg die in Maastricht optrad als congresvoorzitter.
Voor Mesa+ is het zaak om de huidige pionierspositie te consolideren. Eijkel ziet verdere miniaturisering naar nanotechnologie daarbij als sleutel. Bij vloeistoffen in kanalen op nanoschaal gaan voor kleine groepjes van moleculen allerlei extra oppervlakte-effecten een rol spelen. Succesvolle manipulatie hiervan vergt dan ook veel fundamenteel onderzoek. Op de schaal van individuele moleculen treden bovendien quantumeffecten op.
Eijkel: 'Het is nu al mogelijk om in nanostructuren enkele moleculen stuk voor stuk te zien. In de toekomst voorzien we ondermeer voor lifesciences toepassingsmogelijkheden, zoals bij de fingerprinting van DNA.'
Doorbraak
Het viel Eijkel op dat in Maastricht flink werd gepraat over wat men wél nanotechnologie mag noemen en wat niet. Vooral voor beleidsmakers en subsidieverstrekkers is deze definitiekwestie van belang. Eijkel: 'In mijn optiek moet moderne nanotechnologie doorbraakaspecten bevatten. Anders ga je oude technieken die zich nu eenmaal op nanoschaal afspelen ook meerekenen, hoe belangwekkend die op zich ook zijn. Zelf neig ik ertoe om de belofte van individuele beheersing van moleculen of nanodeeltjes als uitgangspunt te nemen voor de toekenning van subsidies voor nanotechnologie. Echt discrete sprongen voorwaarts zijn dan te verwachten op gebieden waar een flinke pull in zit. Dat zijn bijvoorbeeld dataopslag, optische datacommunicatie, nieuwe materialen en lab-on-a-
chip toepassingen in farmacie, fijnchemie en biomedische technologie. De menselijke cel bijvoorbeeld is ook een nanofluïdische structuur. Voor biodiagnostiek bijvoorbeeld is het niet alleen nodig om moleculen op individueel niveau te kunnen herkennen, maar ook om met statistische zekerheid uitspraken te kunnen doen. Daarvoor moet je snel en in grote hoeveelheden automatisch kunnen meten, zoals nu al gebeurt met high-troughput screening bij de fabricage van medicijnen.'
Nog vaag
Hoewel het belang van de nanotechnologie nieuwe stijl volgens Eijkel evident is, blijven de precieze beloften nog vaag. Soms spreken grote verwachtingen tot de verbeelding. Zo werd de mogelijke invloed van nanotechnologie in intelligente kleding, zoals uitgesproken door toenmalig president van Amerika Bill Clinton, ook aangehaald in de UT-diesrede van prof. David Reinhoudt in 1999.
Eijkel: 'De beweringen zijn niet onzinnig. Er zijn allerlei nuttige toepassingen denkbaar, maar het blijft natuurlijk koffiedik kijken. Onderzoekers werken in termen van wetenschappelijke vooruitgang met een horizon van vier tot vijf jaar. Gezien het onontgonnen onderzoeksterrein is niet te zeggen waar men over tien jaar staat, maar sommige fundamentele mogelijkheden zijn, gezien de enorme marketpull, zomaar binnen tien tot vijftien jaar realiseerbaar. Toen ik in 1988 in Parijs werkte aan een nieuw effect met weerstandsgevoelige laagjes in een magnetisch veld, waren de beloften nog vaag. Maar op nanoschaal bleken deze nanoklepjes een enorm effect te sorteren. Twente is daar trendsetter geweest met een aantal doorbraken in de groep van professor Lodder. In 1998 waren ze doorontwikkeld en niet meer weg te denken uit moderne harddiscs.'
Egbert van Hattem
Echt discrete sprongen voorwaarts zijn volgens Eijkel te verwachten op gebieden als dataopslag, optische datacommunicatie, nieuwe materialen en lab-on-a-chip toepassingen
