Waterdruppels als sensoren voor ultrageluid
Een `microfoon' voor ultrageluid die werkt met water en licht:
onderzoekers van de Universiteit Twente gebruiken een superhydrofoob
oppervlak om de bewegingen op nanoschaal, veroorzaakt door
ultrageluid, te kunnen detecteren. De eigenlijke ultragevoelige
sensoren worden gevormd door talloze microscopische grensvlakjes
tussen water en lucht. De onderzoekers presenteren hun bevindingen in
de nieuwste editie van Physical Review Letters.
Onderzoeker Helmut Rathgen en zijn collega's maken op twee manieren
gebruik van de bijzondere eigenschappen van een superhydrofoob
oppervlak: het type waterafstotend en zelfreinigend oppervlak dat het
blad van een Lotusplant ook heeft. Zo'n oppervlak heeft een structuur
van talloze kleine pilaartjes die maken dat waterdruppels niet kunnen
uitsmeren: de druppels liggen bovenop de pilaartjes en kunnen er ook
gemakkelijk vanaf rollen.
Tussen de pilaartjes ontstaan op die manier microscopisch kleine
grensvlakken - micromenisci - tussen water en lucht: ze werken als
membranen die heel gevoelig zijn voor nanometer bewegingen. Om die
bewegingen nauwkeurig te detecteren, gebruiken de onderzoekers een
tweede eigenschap van het oppervlak: de structuur heeft een
regelmatig, periodiek karakter. Net als bij een CD waar licht op valt,
vindt diffractie plaats: het licht wordt afgebogen en er ontstaat een
kleurig diffractiepatroon. Nanometer bewegingen van de membranen geven
een afwijkend diffractiepatroon te zien. Deze optische detectie is
zo'n duizend keer gevoeliger dan bestaande detectoren voor
ultrageluid, aldus de onderzoekers. Zij voorzien onder meer
toepassingen in medische imagingtechnieken.
Druppel op superhydrofoob oppervlak met diffractiepatroon van licht.
De druppel rust op kleine pilaartjes, het grensvlak lucht-water tussen
die pilaartjes blijkt een uiterst gevoelig membraan voor de detectie
van ultrageluid.
Het onderzoek is uitgevoerd in de groepen Physics of Complex Fluids
van prof. Frieder Mugele en Physics of Fluids van prof. Detlef Lohse.
Beide groepen maken deel uit van het MESA+ Instituut voor
Nanotechnologie en het instituut IMPACT van de Universiteit Twente.
Het artikel `Nanometer-Resolved Collective Micromeniscus Oscillations
through Optical Diffraction' van Helmut Rathgen, Kazuyasu Sugiyama,
Claus-Dieter Ohl, Detlef Lohse en Frieder Mugele verschijnt in
Physical Review Letters van 23 november. Het artikel is al online te
raadplegen of kan op verzoek als pdf-bestand worden toegestuurd.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053)4894244
Top
Laatst gewijzigd op 26-11-2007 14:50:21 door Webmaster
Universiteit Twente