"Goeiemorgen" - ionen, geen elektronen (video)

Je moet even geduld hebben, maar dan weerklinkt toch echt ‘Morgenstemning i ørkenen' van de Noorse componist Edvard Grieg uit de luidspreker in een materiaalkundelab aan de Harvard University . Maar die luidspreker is wel een volledig doorzichtig exemplaar - een ‘ionische' luidspreker om precies te zijn. In het wetenschappelijk tijdschrift Science van 30 augustus wordt uit de doeken gedaan dat hiermee wordt aangetoond dat de elektrische lading van ionen - en dus niet van elektronen - nuttig kan worden gebruikt in snelbewegende hoogspanningsapparaten.

De luidspreker bestaat uit een dunne rubberen membraan dat wordt ‘gesandwicht' tussen twee lagen zoutwatergel. Een hoogspanningssignaal dat over het oppervlak en door de lagen loopt, maakt dat het rubber samentrekt en trilt en daarbij geluiden produceert die het hele hoorbare gebied van 20 tot 20.000 Hz beslaan. "Ionische geleiders zouden sommige elektronische systemen kunnen vervangen; ze hebben zelf verschillende voordelen", zegt Jeong-Yun Sun, postdoc aan de Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en een van de hoofdauteurs van de publicatie in Science. De andere hoofdauteur is Christoph Keplinger, eveneens postdoc aan de SEAS en het Department of Chemistry and Chemical Biology.

Voordelen

Een van de voordelen is dat ionische geleiders kunne worden opgerekt tot vele malen hun oorspronkelijke oppervlakte zonder dat de weerstand toeneemt - een gebruikelijk probleem in rekbare elektronische apparaten. Ten tweede kunnen transparante materialen worden gebruikt en dat maakt ze geschikt voor optische applicaties. Bovendien zijn de gels die worden gebruikt als elektrolyt biocompatibel. Dit maakt het relatief eenvoudig ionische apparaten als kunstmatige spieren of huid te integreren in biologische systemen. Signalen die door geladen ionen worden doorgegeven zijn tenslotte de elektriciteit van het lichaam en maken het mogelijk dat neuronen kennis delen en het hart aansporen om te slaan.

Zacht

Bio-engineers zouden graag kunstmatige organen en ledematen met het systeem vervlechten. "Het grote toekomstbeeld zijn ‘soft machines'. Ge-engineerde ionische systemen kunnen veel van de functies van ons lichaam vervullen", zegt Keplinger. "Ze kunnen voelen, een signal geleiden en beweging in gang zetten. We komen echt in de buurt van het soort ‘soft machine' dat de biologie kan bieden."

Toepassingen

"Ons systeem heeft niet veel vermogen nodig en je kan het overal integreren waar je maar behoeft hebt aan een zachte transparante laag, die vervormt onder invloed van elektrische signalen - bijvoorbeeld op het beeld van een televisie, laptop of smartphone om geluid te genereren of om een lokaal haptische terugkoppeling te leveren - en er wordt zelfs aan intelligente ramen gedacht. Je zou deze luidspreker op het raam kunnen bevestigen en er actieve geluidbestrijding mee bewerkstelligen, met complete stilte binnen", volgens Kepplinger. Er wordt druk nagedacht over de commercialisering van de techniek door middel van samenwerking met bedrijven uit verschillende productgroepen, inclusief tablets, smartphones, draagbare elektronica, consumentenaudio en adaptieve optica.

 

www.seas.harvard.edu/