Beschrijfbaar plastic van Akzo

Een nieuwe optische folie met vloeibare kristallen is zeer geschikt voor microfiches. Chemicaliën en duisternis zijn niet vereist.

Zelden zal een nieuwe techniek zo gemakkelijk te demonstreren zijn als het nieuwe geheugenplastic dat Akzo heeft gemaakt. Robert Jan van Wijk, natuurkundig onderzoeker bij Akzo, houdt een troebel velletje geel plastic tegen een elektrisch kookplaatje. Na een paar seconden wordt het velletje op de warme plekken transparant. Als het afkoelt verdwijnt dat weer en is het velletje weer even ondoorzichtig als voorheen.

Nu herhaalt Van Wijk de proef, maar na de kookplaatfase dompelt hij het velletje snel in een bekertje met koud water en zie: de transparante plekken blijven nu transparant.

Tijd voor het derde deel van de proef. Het gedeeltelijk transparante velletje wordt weer verhit. Er gebeurt weinig, maar als Van Wijk het velletje van het plaatje haalt en het aan de lucht laat koelen, keert het weer terug naar de ondoorzichtige fase.

Het lijkt allemaal een trucje uit een goedkope goocheldoos, maar wat hier gedemonstreerd wordt is niets meer of minder dan een wisbaar optisch opslagmedium, bruikbaar voor opslag van zowel digitale als analoge informatie. De velletjes kunnen met de warmte van een laserbundel worden beschreven. Akzo denkt vooral aan toepassing in microfiches - de bekende velletjes met sterk verkleinde afbeeldingen of tekst. Als de laser aan een computer wordt gekoppeld kunnen computergraphics (CAD-tekeningen bijvoorbeeld) direct worden vastgelegd in het plastic.

Microfiches zijn nog steeds een belangrijk opslagmedium. 90% van alle informatie in de wereld is op papier opgeslagen, 1% op computerschijven en -tapes en de rest is voor de microfiches. De Akzo-folie biedt in vergelijking met gewone microfiches (die volgens een strikt fotografisch principe werken) grote voordelen: geen getob met giftige chemicaliën, de bewerkingen kunnen bij daglicht worden gedaan en de folie kan voortdurend worden hergebruikt, ge-updated en zelfs ook helemaal worden uitgewist.

Brite-Euram

De wonderfolie werd vorige week in Sevilla gepresenteerd tijdens de Brite-Euram-conferentie, een driedaagse bijeenkomst van onderzoekers, industriëlen en beleidsmakers. Op het congres werd een honderdtal technologie-projecten gepresenteerd die met gedeeltelijke subsidies van de Europese Commissie tot stand waren gekomen. De Akzo-folie, ontwikkeld in een consortium met vier Engelse partners, werd door een jury tot een van de twaalf beste projecten uitgeroepen.

De folie werkt met vloeibare kristallen - dat materiaal dat zo geschikt is gebleken om plaatselijk licht door te laten of te blokkeren. De cijfers op digitale horloges en de schermen van draagbare computers maken er ook gebruik van. De vloeibare kristallen worden dan tussen twee glasplaatjes gevat en door het aanleggen van een elektrisch spanninkje kunnen ze zo gaan liggen dat ze het licht tegenhouden en zich als een donker streepje aftekenen.

Wat een Akzo-onderzoeksteam onder leiding van de fysicus dr. G.R. Möhlmann - in samenwerking met vier Britse onderzoeksinstellingen - voor elkaar heeft gekregen is toch iets heel anders. De vloeibare kristallen zijn nu met functionele zijketens in een kunststof (een polymeer) opgenomen, die als een zeer dun laagje over een polyester folie kan worden aangebracht. De vloeibare kristallen zijn hiermee van de oorspronkelijke "vloeibare' vorm in de veel handiger te verwerken "vaste' polymeervorm gebracht, met behoud van de vloeibaar kristallijne eigenschappen. Boevendien zijn ze door bepaalde toevoegingen warmtegevoelig ("thermotroop'). In het hierboven beschreven proefje was dat duidelijk te zien.

In de ondoorzichtige fase (de "nematische') liggen de moleculen van het vloeibaar kristal plaatselijk min of meer in dezelfde richting. De voorkeursrichting varieert echter van plaats tot plaats. Het gevolg is dat het licht naar alle kanten verstrooid wordt en dat de folie ondoorzichtig wordt. Bij stijgende temperatuur treedt de isotrope fase in. De moleculen verliezen hun specifieke oriëntatie en liggen volkomen willekeurig door elkaar heen. Het licht kan in deze fase ongehinderd passeren en de polymeer (en dus de folie) wordt transparant.

Hoge temperaturen

Bijzonder voor het Akzo-procédé zijn de hoge temperaturen waarbij de fase-overgangen optreden. De temperatuur waarbij de transparante fase intreedt is hoog: 120 ºC, maar belangrijker nog, de temperatuur waar beneden totaal geen faseverandering meer mogelijk is, is dat eveneens: 80ºC. Dat betekent dat een eenmaal beschreven microfiche niet onmiddellijk ondoorzichtig wordt als er eens een kop koffie overheen valt. Een tweede bijzonderheid is de mogelijkheid tot "invriezing': bij snelle afkoeling blijft de doorzichtige fase gehandhaafd.

Doordat er in het polymeer ook een warmteabsorberende kleurstof is opgenomen, kan een laserstraal de faseveranderingen ook heel plaatselijk oproepen. De verhitting is zo kort en zo plaatselijk (de stip die een laser zet is ongeveer een duizendste millimeter in doorsnede) dat de afkoeling snel kan plaatsvinden, "invriezing' optreedt en de plaatselijke isotropie gehandhaafd blijft. Een laserstip manifesteert zich dan als een doorzichtig puntje in een donkere achtergrond.

Door de laserstraal over de folie te laten bewegen kunnen ook lijnen en letters worden gevormd. Ook is het natuurlijk mogelijk met de laser streepjes of stippen aan te brengen die samen een digitale code vormen. Op een stukje folie zou bijvoorbeeld een krantepagina in analoge vorm (dus direct leesbaar) kunnen worden vastgelegd, maar daarnaast zou dezelfde informatie digitaal kunnen worden opgeslagen. Het analoge beeld kan meteen op het scherm van een microfichelezer worden getoond, de digitale vastlegging zou meteen de computer in kunnen en met een tekstverwerker worden bewerkt. Voor de wijze waarop de informatie digitaal wordt vastgelegd is overigens nog geen standaard vastgesteld.

De afdeling Electronic Products van Akzo is niet van plan als toeleveraar van de optische wonderfolie op te gaan treden, daarvoor is de omzet in de microfichewereld te gering. De Arnhemmers voeren besprekingen met andere firma's om gezamenlijk een kant en klaar microfiche-produkt op de markt te brengen. En verder, zo zegt Möhlmann, ""Is dit maar een onderdeel van ons optische polymeer programma. Er zit nog veel meer in. In principe zijn dergelijke materialen ook geschikt voor beschrijfbare en wisbare optische disks en daar werken we ook hard aan.''

Foto: De optische geheugenfolie van Akzo als microfiche. De afbeelding toont een flinke vergroting. Te zien is dat het geheugenmateriaal "updatable' is. De wereldbollen zijn namelijk in een later stadium over het kantwerk in de achtergrond geschreven. De hele fiche is ook te wissen.

Tekening: Links: bij lage temperatuur zorgt de hier en daar gelijkgerichte oriëntatie van de moleculen van het vloeibare kristal voor verstrooiing van het licht. De folie is ondoorzichtig.

Rechts: bij een temperatuur van ongeveer 120 ºC is de oriëntatie van de moleculen willekeurig. Het licht kan er nu ongehinderd doorheen vallen en de folie wordt transparant.