Nano overschaduwt micro op onderzoekscongres

Donderdag 16 en vrijdag 17 november hielden onderzoeksorganisaties Nanoned en Microned voor de tweede maal hun jaarlijks gecombineerd congres. Enkele honderden wetenschappers kwamen in het auditorium van de Technische Universiteit Eindhoven bijeen om hun onderzoeksresultaten uit te wisselen. Het doel van de bijeenkomst is de samenwerking en kruisbestuiving tussen verschillende kennisinstituten te bevorderen. Want Nederland moet blijven bijdragen aan de nanotechnologie die internationaal sterk in de belangstelling staat. Dat micro een beetje minder aandacht krijgt, blijkt wel op dit tweedaags congres.

Nanoned is een initiatief van acht universitaire onderzoeksinstituten, TNO, Amolf en Philips. Samen vormen ze een wetenschappelijk, economisch en sociaal netwerk dat nanostructuren onderzoekt. Dat betekent dat de multidisciplinaire Nanoned-onderzoekers zich bezighouden met objectjes tussen de een en honderd nanometer. Op termijn willen ze daar nieuwe materialen en vooral elektronica mee realiseren. Er is 235 miljoen euro beschikbaar. Zo‘n 85 miljoen daarvan is gereserveerd voor Nanolab NL dat voorziet in researchinfrastructuur.

Nanoned is georganiseerd rond elf vlaggenschepen die elk een deelgebied onder hun hoede nemen. Zo houdt de nanospintronica zich bezig met het manipuleren, transporteren en opslaan van minuscule magnetische bewegingen van elektronen. Dat vindt onder meer toepassing in de leeskoppen van harddisks, nieuwe soorten geheugen en magnetische sensoren; enkele daarvan hebben hun weg naar de industrie al gevonden. Vlaggenschip ’bottom-up‘ nano-elektronica kan zich daar nog niet op voorstaan. De lat ligt dan ook hoog: nanostructuren assembleren tot werkende reken- en opslagelektronica.

Microned-onderzoekers houden zich bezig met wat grotere structuren, variërend van micrometers tot millimeters. Er zijn 10 universiteiten en 23 bedrijven bij betrokken. Ze hebben het georganiseerd rondom vier clusters, waarvan twee zich sterk toepassingsgericht opstellen. Zo willen onderzoekers in het Misat-programma slimme minisatellietjes bouwen om de enorme kosten van ruimtevaart te drukken. Het Smact-cluster richt zich technologie op microkanaaltjes. Die zijn handig voor bijvoorbeeld verplaatsingssensoren, sterilisatiefilters en diagnostische apparatuur.

Booming business

De keynotespreker van het congres is speciaal overgevlogen uit de Verenigde Staten. IBM-onderzoeker Stuart Parkin houdt een boeiend verhaal over wat hij racebaangeheugen noemt. Hij legt uit dat zijn onderzoek een geheugentype wil ontwikkelen dat lijkt op zowel harddisks als het werkgeheugen van computers. Harddisks zijn namelijk goedkoop om te maken en kunnen grote hoeveelheden informatie opslaan. Maar erg snel zijn ze niet. Daarom gebruiken computers werkgeheugen op basis van siliciumschakelingen. Die zijn echter vluchtig: ze verliezen hun informatie als de stroom eraf gaat.

Niet-vluchtige geheugens zijn op het ogenblik booming business, weet ook Parkin. Na afloop van zijn lezing legt hij uit dat veel aandacht uitgaat naar flashgeheugen, te vinden in PDA‘s en MP3-spelers. ’Maar flash gaat uiteindelijk ook kapot. Na 10 duizend maal lezen en schrijven is het gebeurd. Dat maakt het nog steeds een geschikt opslagmedium, maar geen werkgeheugen.‘ Hij voegt er overigens wel aan toe dat de duurzaamheid zeker nog wel zal verbeteren.

Op de lange termijn is er echter nog een ander probleem met flash, denkt Parkin. ’De essentie van de geheugenrace om zoveel mogelijk informatie op een stukje silicium te prakken. Er zijn nu nieuwe manieren om niet een maar een aantal bits op hetzelfde oppervlakje op te slaan. Maar op den duur zal het waarschijnlijk te duur worden om dat aantal te blijven uitbreiden.‘ Daarom werkt Parkin aan zijn magnetische racebaan dat wel honderd bits op hetzelfde oppervlak als flash kan opslaan door in essentie driedimensionale geheugencellen te bouwen. Maar daar moeten we voorlopig nog wel even op wachten. ’Zullen we een jaartje of tien afspreken‘, zegt Parkin glimlachend.

Hype

De bijeenkomst vervolgt na de lunch met meer lezingen, geordend per thema in verschillende parallelsessies. Ook daar neemt geheugenonderzoek een belangrijke plaats in. Promovenda Corine Fabrie uit Eindhoven werkt net als Parkin aan manieren om meer bitjes per eenheid oppervlak te proppen. In haar lezing legt ze uit hoe ze aan een ander type magnetisch geheugen werkt: MRam. In juli van dit jaar bracht Freescale als eerste een commerciële MRam-geheugenchip uit.

Het probleem van MRam is vooralsnog dat het zich nogal moeilijk laat miniaturiseren en dat is een absolute voorwaarde voor economische rendabiliteit. Daar liggen verschillende oorzaken aan ten grondslag. Fabrie werkt aan het probleem dat de etsprocedure om kleine structuurtjes te maken nogal grof is. Ze vertelt hoe haar onderzoek een alternatieve procedure heeft opgeleverd die de etsdiepte tot op de nanometer onder controle houdt.

Aan het eind van de middag is er gelegenheid voor de promovendi om informeel te netwerken tijdens de postersessie. Sebastian Sosin van de TU Delft is een van de weinige vertegenwoordigers van Microned. Ook bij het lezingenprogramma stond Microned bescheiden ingedeeld. ’Ik weet eigenlijk ook niet precies waarom. Misschien willen ze hun resultaten alleen op een specialistisch congres kwijt.‘

Een mogelijke verklaring is de nanohype. Boze tongen beweren wel dat onderzoekers er inmiddels achter zijn gekomen dat het verwerken van ’nano‘ in de titel van een voorstel gegarandeerd tot een leuk budget leidt. Promovendus Jolke Perelaer blijft echter met beide benen op de grond staan. Gevraagd naar de nanohype lacht hij: ’Ik ben blij eens een kritisch geluid te horen. Nanotechnologie is fascinerend en op het ogenblik nog sterk universitair onderzoek. Maar als hele labs en onderzoeksinstituten zich erop vastleggen, zal daar toch óók wel wat visie aan ten grondslag liggen, nietwaar?‘