Een prestigieuze Europese ‘Grant’ van 1,75 miljoen: een betere start kon de pas tot hoogleraar benoemde Wilfred van der Wiel (34) zich niet wensen. Hij wil met het geld nieuwe wegen inslaan in de nano-elektronica.
Nog maar net een dag hoogleraar, kreeg Wilfred van der Wiel het
goede nieuws uit Brussel: zijn aanvraag voor een Starting
Independent Researcher Grant was gehonoreerd door de European
Research Council (ERC). Zijn leerstoel kan op deze manier een
vliegende start maken op een nieuw onderzoeksgebied: de Grant is
goed voor 1,75 miljoen euro voor vijf jaar. De eerdere
VIDI-subsidie van NWO die Van der Wiel verwierf, legde hiervoor de
kiem. Sinds 2005 is Van der Wiel bovendien programmadirecteur
Nano-Electronics van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van
de UT.
Beyond Moore
De jonge hoogleraar wil gaan werken aan 'hybride'
nano-elektronica. Dat betekent dat hij elektronica wil gaan
ontwikkelen waarin twee technologieën samenkomen: de bestaande
technologie om chips te maken en een nieuwe technologie die
moleculen als bouwstenen gebruikt. Bepaald niet vanzelfsprekend,
die combinatie. Maar dat is niet voor niets, aldus Van der Wiel:
"De afmetingen op de huidige generatie chips zijn nu al in het
nanometer bereik beland, je praat eigenlijk al over
nano-elektronica. Wil je de onderdelen nog kleiner maken, dan krijg
je onvoorspelbare effecten. Bijvoorbeeld door minieme
verontreinigingen. Bovendien wordt het steeds complexer om de
bestaande chiptechnologie te verfijnen." Decennia lang kon de
miniaturisatie zich met de regelmaat van de klok ontwikkelen,
volgens de zogenaamde 'Wet van Moore'. De gevolgen zien we
dagelijks om ons heen. Dankzij deze snelle verkleining heeft
digitale fotografie een grote vlucht kunnen nemen en kunnen we onze
hele muziekcollectie kwijt in een iPod. Computers zijn sneller en
veel krachtiger geworden, terwijl de prijs drastisch omlaag ging.
Als het aan Wilfred van der Wiel ligt, kan het nog steeds veel
kleiner, maar dan moeten we gaan bouwen met moleculen. 'Van
onderaf' of ook wel 'bottom up'.
Zelforganisatie
"Daarbij wil ik goed kijken hoe de natuur het doet. Want
moleculen maken die een bepaalde elektronische functie krijgen -
een transistor, een diode - is één ding. Maar hoe krijg je die
moleculen vervolgens netjes georganiseerd, zoals de onderdelen op
een chip? De natuur heeft daarop een antwoord via zelforganisatie
en zelfassemblage. Daar wil ik gebruik van maken. Onder de juiste
chemische condities kun je dus wel degelijk de moleculen keurig in
het gelid zetten, zonder dat je zelf hoeft in te grijpen." Dat is
ook nodig, want wie naar een ontwerp van een hedendaagse chip
kijkt, bijvoorbeeld voor een mobiele telefoon, ziet een ware
stadsplattegrond op een vierkante centimeter. Inclusief een
meerlaags 'wegennet' voor alle verbindingen tussen de onderdelen.
Het oppervlak wordt maximaal benut. Wil je op dezelfde manier met
moleculen aan de slag, dan is ordening een eerste vereiste. "De
moleculen wil ik uitrusten met strengen die stroom geleiden, om ze
met elkaar of de buitenwereld te verbinden. Daarbij kan de
conventionele 'top down' technologie ons weer helpen."
Op afroep
Het ultieme doel? "Elektronica die je 'per elektron' kunt
besturen en waarmee je ook licht 'op afroep' kunt maken, foton voor
foton. Zo ver is het nog lang niet, maar dankzij de Starting Grant
kan ik een paar fundamentele stappen zetten die beslissend kunnen
zijn. Het idee van moleculen als elektronische onderdelen is niet
nieuw, maar tot nu toe slaagt niemand in een goede controle over
het proces. Statistisch gezien, heeft dan een bepaald percentage
van de schakelingen de functie die je wilt hebben, maar we missen
momenteel de technologie om de geometrie op de schaal van enkele
nanometers te controleren. Die controle willen wij verbeteren." Tot
nu toe voert Van der Wiel zijn experimenten uit bij extreem lage
temperaturen, - op slechts een kwart graad boven het absolute
nulpunt van min 273 graden Celsius -, maar als hij het proces beter
in de vingers krijgt, kan het straks ook bij kamertemperatuur. En
dat is belangrijk, om in de toekomst iedereen mee te kunnen laten
genieten van de single-molecule-electronics waarvan hij nu
droomt.
Meer informatie over de vakgroep Nano-Elektronica van Wilfred
van der Wiel op http://ne.ewi.utwente.nl
Over het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie: www.mesaplus.utwente.nl
Over de Starting Grant: het
persbericht en de website van ERC: http://erc.europa.eu
Voor meer informatie kun je contact opnemen met één van onderstaande personen:
