26. Alles past op een chip

Ook buiten de elektronica komt de veelzijdigheid van de chip van pas.

MARTIJN VAN CALMTHOUT

Chips zijn allang niet meer alleen onderdelen van computers, telefoons en fototoestellen. Wetenschappers kunnen er tegenwoordig ook zelfontworpen werelden mee realiseren. 'Things on a chip' zijn een trend. Op geïntegreerde circuits worden niet alleen elektronen rondgedirigeerd, maar ook vloeistoffen, gassen en moleculen.

Verreweg het spectaculairste voorbeeld is de vondst, begin dit jaar, door een Delfts team van een nieuw type deeltjes: majoranafermionen. Een deeltje wordt doorgaans ontdekt met grote versnellers zoals bij CERN in Genève, of desnoods in de kosmische straling. Maar in Delft maakten ze het, letterlijk. Het 'deeltje' was in feite een bijzondere toestand waarin het team van Leo Kouwenhoven een speciaal nanodraadje bracht door het op een deels supergeleidende ondergrond te plaatsen.

Het majoranadeeltje bracht ook de niet-toegepaste natuurkunde in verrukking. In de jaren dertig van de vorige eeuw voorspelde de Italiaanse fysicus Ettore Majorana dat er ongeladen deeltjes waren die hun eigen antideeltje zijn. Normale elementaire deeltjes als elektronen hebben allemaal antideeltjes, maar die hebben dan vanzelf een tegengestelde elektrische lading.

Naar het ongeladen majoranadeeltje is sindsdien tevergeefs gezocht en mogelijk komt het van nature ook helemaal niet voor. Het ontstaat wel onder zachte dwang, op een slim vormgegeven chip.

Het majoranadeeltje-op-een-chip is in veel opzichten nog klassieke micro-elektronica. Maar op geïntegreerde circuits kunnen ook vloeistoffen, gassen, cellen en moleculen worden rondgepompt. Daarvoor wordt slim gebruik gemaakt van de capillaire eigenschappen van superdunne kanaaltjes, soms zelfs van de natuurlijke absorptiecapaciteit van papier. De eerste - nogal grove - systemen stammen al uit de jaren zestig, toen drukgevoelige chips werden ontwikkeld.

Op die manier wordt met name aan de Universiteit Twente in Enschede gewerkt aan labs-on-a-chip en zelfs organen op een chip, die wellicht dierproeven met medicijnen kunnen vervangen. Voor analyse, of om natuurlijke systemen na te bootsen. Dat past in een internationale trend. In de VS werken wetenschappers met 37 miljoen dollar defensiegeld aan een lichaam-op-een-chip. Vooralsnog wordt dat een aaneenschakeling van organen-op-een-chip.

Bij organen op een chip worden menselijke weefsels in een microscopische structuur gebracht, waar ze omgeven worden door bijvoorbeeld bloed of lucht, precies zoals in het echte organisme. Voordeel van zo'n opzet is dat testresultaten representatief zijn. Bij dierproeven is dat in elk geval niet vanzelfsprekend.

Veelbelovend lijken ook technieken waarbij chipachtige circuits niet in halfgeleiders worden gemaakt via ingewikkelde etstechnieken, maar via printtechnieken, soms zelfs op papier of karton. De laatste jaren kwamen eenvoudige en voor de derde wereld betaalbaarder diagnostische testjes voor een aantal tropische ziekten op de markt, op basis van zulke goedkope lab-on-a-chiptechnieken.

undefined

Meer over