Elektromotor van één molecuul

Onderzoekers van de TU Delft en de Stichting FOM hebben een ontwerp voor de kleinste elektromotor ter wereld op papier gezet. De motor bestaat uit slechts één molecuul en wordt niet aangedreven door licht of warmte (zoals eerdere ontwerpen), maar door een elektrisch veld. Doordat het veld lokaal aangebracht kan worden, is de aandrijving van een enkel molecuul mogelijk. De snelheid van de motor kan nauwkeurig gecontroleerd worden door de frequentie van het veld aan te passen. In principe zouden snelheden tot in het GHz-regime mogelijk moeten zijn.

Het centrale gedeelte van de motor heeft positieve (rood) en negatieve (blauw) ladingen aan de uiteinden, waardoor het een dipoolmoment krijgt. Door middel van een wisselspanning op de gate-elektrode (Vg) kan de rotor in beweging worden gezet. De weerstand van het molecuul tijdens de rotatie kan worden gemeten met behulp van twee goud-elektroden.

De motor bestaat uit een molecuul dat boven een gate-elektrode geplaatst wordt en wordt ingeklemd tussen twee goud-elektroden. Het centrale gedeelte van het molecuul, de rotor, heeft een dipoolmoment. Door een wisselspanning op de gate te zetten kan de rotor in beweging worden gebracht. Een van de grote uitdagingen van moleculaire motoren is de detectie van de rotatie, vooral als het gaat om een enkel molecuul. De voorgestelde motor maakt gebruik van de gevoeligheid van de weerstand voor de rotorpositie. In rust is de weerstand laag; wanneer de rotor draait ten opzichte van de rest van het molecuul neemt de weerstand sterk toe. Hierdoor is het mogelijk de beweging van de motor real-time te meten.

Vooralsnog bestaat de motor alleen op papier, ofschoon bepaalde aspecten van het ontwerp al experimenteel zijn aangetoond. Berekeningen laten zien dat de voorgestelde motor aan te drijven en te meten moet zijn met bestaande meetopstellingen. Er wordt inmiddels hard gewerkt aan de realisatie van het ontwerp. Toepassingen zijn voorlopig nog ver weg, maar er valt te denken aan pompachtige transportmechanismen zoals die ook bestaan in membranen in levende cellen.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano.

Bron: Elektor

555-Compatibele timer werkt op 0,9 V

De Californische fabrikant Semtech heeft een sub-1-V analoge timer voorgesteld, die speciaal is ontwikkeld voor toepassing in batterijgevoede apparatuur met lage voedingsspanningen. Het analoge timer-IC met het typenummer SX8122 kan werken op een voedingsspanning van 0,9 V, zodat er geen externe up-converter met spoel nodig is. Ten opzichte van de traditionele 555-schakeling biedt deze timer bovendien enkele extra’s. Zo bezit hij een uitgang die rechtstreeks een DC-motortje of een andere laagspanningsverbruiker van stroom kan voorzien, en een uitgang die een reeks impulsen genereert waarmee high-brightness LED’s kunnen worden aangestuurd.

De SX18SX8122 kan overweg met ingangsspanningen tussen 0,9 en 2 V over het hele industriële temperatuurbereik van – 40 °C tot + 85 °C. Het IC kan, net zoals bij de oorspronkelijke 555, worden ‘geprogrammeerd’ met behulp van een externe weerstand en condensator. De SX8122 bevat bovendien een bewakingssysteem dat aangeeft wanneer NiMH- of NiCd-accu’s worden overladen. Bij een te lage voedingsspanning (uitgeputte batterij of accu) blijft het IC werken tot 0,6 V, daaronder worden de in- en uitgangen afgeschakeld. De stroomopname ligt dan gegarandeerd beneden 10 µA om te voorkoen dat een accu te ver wordt ontladen.

Meer info:
www.semtech.com

Bron: Elektor

Toekomstige IC’s sneller en zuiniger zonder silicium

Een onderzoeksteam van het Berkeley Lab en de University of California heeft een nanotransistor gemaakt door ultradunne lagen van het halfgeleidermateriaal indiumarsenide op een siliciumsubstraat aan te brengen. Hierdoor wordt het mogelijk om met bestaande fabricageprocessen IC’s te produceren die sneller en zuiniger zijn dan de huidige IC’s. Daarnaast kunnen met de nieuwe technologie bijvoorbeeld zowel PNP- als NPN-transistoren op dezelfde chip worden aangebracht. Ook verwachten de onderzoekers verbeterde fotodiodes, lasers en LED’s op een ‘normaal’ siliciumsubstraat te kunnen aanbrengen.

Het direct aanbrengen van indiumarsenide op silicium door epitaxiale groei is gecompliceerd doordat de kristalstructuren van deze materialen sterk verschillen. Bij de nieuwe technologie wordt uitgegaan van dunne lagen (10 tot 100 nanometer dik) van zuiver indiumarsenide, die eerst op een tijdelijk substraat worden aangebracht. Vervolgens worden uit de lagen indiumarsenide met behulp van lithografische technieken nanostroken gevormd. Deze stroken worden van het tijdelijke substraat afgehaald door dit substraat gedeeltelijk op te lossen. Vervolgens worden de stroken op het uiteindelijke siliciumsubstraat aangebracht.

De resultaten van het onderzoek werden onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Meer info:
http://newscenter.lbl.gov/feature-stories/2010/11/22/ultrathin-alternative-to-silicon/

Bron: Elektor

Silicium kan toch licht uitzenden

Wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam en het Ioffe Fysisch-Technisch Instituut in St. Petersburg (Rusland) hebben een bepaalde vorm van het uitzenden van licht door silicium nanokristallen waargenomen, die tot nu toe door specialisten voor onmogelijk werd gehouden. Deze vorm van lichtemissie is 1000 x groter dan met ‘gewoon’ silicium mogelijk is. Volgens de onderzoekers zou hierdoor een lichtbron gebaseerd op silicium, dat in grote hoeveelheden op aarde voorkomt, mogelijk kunnen zijn. Nu wordt voor lichtbronnen als LED’s en lasers gebruik gemaakt van zeldzame en dus duurdere elementen.

Om silicium licht te kunnen laten uitzenden wordt het bewerkt tot nanokristallen die uit slechts 1.000 tot 10.000 atomen bestaan. Om de eigenschappen van deze nanokristallen te kunnen onderzoeken moeten ze in een dragermateriaal worden ingebouwd. Helaas heeft dit dragermateriaal invloed op de onderzochte kwantumeffecten en kan het ook zelf licht gaan uitzenden. De onderzoekers maakten gebruik van een glasmatrix als drager. Bij het onderzoek ontdekten zij dat een specifieke emissie, waarvan tot nu toe werd aangenomen dat deze van de glasmatrix afkomstig is, in werkelijkheid door de nanokristallen wordt gegenereerd. Dit opent de weg naar een toekomstige silicium-lichtbron.

De onderzoeksresultaten werden op 28 november 2010 gepubliceerd in een online-editie van het tijdschrift Nature Technology.

Meer info:
www.fom.nl/live/nieuws/artikel.pag?objectnumber=131904

Foto: Van der Waals-Zeeman Instituut, Universiteit van Amsterdam

Bron: Elektor

Gratis Astrobe Personal Edition bij Scepter of InterScepter

Wees er snel bij, dit aanbod geldt slechts tot 20 december 2010!

Het Scepter-project is een open-source hardware- en software-project van Elektor, dat is opgebouwd rond een 32-bits ARM7 microcontroller. De Scepter is meer dan een klein bord met een grote microcontroller en wat handige extra’s, want het gaat hier om een echt systeem voor rapid prototyping.

Het Scepter-platform wordt pas echt krachtig in combinatie met de InterScepter-uitbreidingskaart, die toegang geeft tot alle ingebouwde randapparatuur. Als we die uitbreidingskaart dan ook nog in een geschikte behuizing onderbrengen, kunt u direct een prototype ontwikkelen dat ‘zoals het hoort’ in een opstelling past, zonder losse stukken draad en plakband om de hele zaak bij elkaar te houden. Dat is pas echt rapid prototyping!

Actie! Bestel nu een Scepter of InterScepter en ontvang gratis een versie van het geïntegreerde ontwikkelsysteem Astrobe V3.2X Personal Edition (zie www.astrobe.com).
Dit aanbod is geldig tot 20 december 2010.

Meer info over de Scepter:
www.elektor.nl/products/kits-modules/modules/090559-91-32-bit-arm7-(sceptre).1255201.lynkx

Meer info over de InterScepter:
www.elektor.nl/products/kits-modules/kits/100174-71-intersceptre.1351979.lynkx

Auteur
MKT

Bron: Elektor

Trillingsgenerator ter grootte van knoopcel

De Japanse onderzoeker Toshiyuki Ueno van de Japanse Kanazawa universiteit heeft een zeer kleine trillingsgestuurde generator ontwikkeld, die slechts 2 x 3 x 12 mm groot is en een uitgangsvermogen van 1,56 mW kan leveren bij een frequentie van 357 Hz.

De energiedichtheid van de generator bedraagt circa 22 mW/cm3. Dit is ongeveer 20 maal meer dan de energiedichtheid die door andere typen kleine vibratie-aangedreven generatoren kan worden geleverd (rond 1 mW/cm3). Daardoor levert de nieuwe trillingsgenerator genoeg energie om een knoopcel in een apparaat te vervangen.

Voor het opwekken van elektriciteit in de generator maakte Ueno gebruik van inverse magnetostrictie, waarbij door het aanbrengen van een mechanische druk of spanning de magnetisatie van een materiaal verandert. Ueno paste voor de elektriciteitsgenerastor het magnetostriciteve materiaal Galfenol toe (Fe81.4Ga18.6), dat bestaat uit een legering van ijzer (Fe) en gallium (Ga). Dit materiaal is al in 1998 ontwikkeld door het US Naval Research Laboratory (NRL), maar het is nog nooit toegepast in een trillingsgestuurde generator.

Galfenol is een gemakkelijk te bewerken materiaal, dat eenvoudig machinaal kan worden geproduceerd. Dit in tegenstelling tot piëzo-elektrische materialen die gewoonlijk voor dit soort toepassingen worden gekozen. Deze zijn namelijk gemaakt van een keramisch materiaal.
Ueno is van plan om zijn trillingsgenerator in eerste instantie toe te passen in luchtdrukmeetsystemen voor auto’s.

Bron: Elektor

Jaarlijkse verkoping VERON afdeling centrum

Op de website van PI4UTR (afdeling Centrum) valt te lezen dat er op vrijdag 10 december de jaarlijkse verkoping plaatsvindt:

“Ook dit jaar zullen de afslagers Henny, PD0IIA en Johan, PA3GER de ingebrachte spullen middels hilarische teksten weer van eigenaar doen veranderen. Plaats: Veemarkthallen, Utrecht. Zaal open voor inbreng van de goederen 19.30 uur. Start verkoop 20.15 uur. Breng met elkaar zoveel mogelijke uw overtollige radio en elektronica in. Als we elkaars spullen kopen heeft iedereen aan het eind van de avond iets nieuws om thuis mee te knutselen en spekt het bovendien de clubkas, hetgeen dringend nodig is, net zoals voorgaande jaren zal 10 % van de omzet voor de clubkas zijn.”