Microschoonheid

SINDS DE uitvinding van de transistor in 1947 en de opkomst van de micro-elektronica, valt er aan industriële apparatuur steeds minder te zien. Een microchip die bestaat uit honderdduizenden componenten is al snel kleiner dan een vingernagel. Bovendien valt aan de buitenkant niet op te maken of hij naar behoren functioneert: er draait, stampt, ratelt of bromt niets.

Wetenschappers die voor hun materiaalonderzoek een blik willen werpen in de stille microwereld van de vaste stof zijn dus aangewezen op hulpmiddelen. Eén daarvan is fotografie. Om de kleinste details zichtbaar te maken hanteert de onderzoeker, afhankelijk van zijn wensen, speciale technieken. Een oude bekende is de microscoop. Die maakt gebruik van zichtbaar licht en bereikt vergrotingen van circa 2500 keer.

Moderner is interferometrie. Daarbij wordt licht (bijvoorbeeld van een laser) in tweeën gesplitst en na passage van de bundels door het te onderzoeken transparante materiaal weer samengevoegd op een fotografische plaat. Uit het patroon van intensiteitsmaxima en -minima van het licht dat zo ontstaat (interferentie) is af te leiden welke dichtheidsfluctuaties – onzichtbaar voor het blote oog – in het preparaat aanwezig zijn. Temperatuurverschillen in de te onderzoeken materialen zijn op hun beurt met zeer grote nauwkeurigheid op te sporen met infrarood-fotografie.

Echt kleine details onthult de elektronenmicroscoop. Die zijn er in meerdere types. Bij de scanning electron microscope (SEM) tast een nauwe bundel elektronen het oppervlak van het materiaal af, waarbij van de daar aanwezige atomen elektronen worden losgeslagen. Via deze secundaire elektronen ontstaat een sterk vergroot beeld van het oppervlak met een grote scherptediepte. Bij een transmission electron microscope (TEM) loopt de bundel juist door een (zeer dun) preparaat heen, om na versterking op een fluorescerend scherm of fotografische plaat te vallen en zo de interne structuur van het materiaal bloot te geven. En in een scanning tunneling microscope (STM) wordt de beweging geregistreerd van een zeer fijne punt die over het oppervlak beweegt, met als resultaat een landschap (op het computerscherm) van bergen en dalen op atomaire schaal. De computer voorziet de plaatjes steeds van kleuren die het interpreteren vergemakkelijken.

De foto's die dit oplevert onthullen niet alleen broodnodige gegevens waar de wetenschapper mee verder kan, ook zijn ze vaak van een bijzondere schoonheid. Reden voor Lucent Technologies, het Amerikaanse ICT-bedrijf dat voorop loopt in micro-elektronica en glasvezeltechnologie, om 50 plaatjes die in het befaamde Bell Labs geschoten zijn, in een tentoonstelling bijeen te brengen. Tot de selectie behoren onder andere doorsnedes van gelaagde glasvezels, siliciumdruppels op een wafer, een geheugenchip, vloeibare kristallen, de `vingerafdruk' van een supergeleider, een ultrakorte laserpuls, de datastroom in een magnetisch geheugen en de spanning die een scheurtje in plastic teweeg brengt.

Na een succesvolle reis van deze Microscapes langs musea en wetenschapscentra verspreid over de hele wereld is de collectie nu te zien in het zojuist gerevitaliseerde Amsterdamse wetenschapscentrum newMetropolis. Tot 9 januari kan de bezoeker zich aan het IJ vergapen aan de fascinerende en vervreemdende microwereld die schuilgaat achter prozaïsche apparaten als mobiele telefoons, computers en glasvezels.

Tentoonstelling: Microscapes; the hidden art of high technology. T/m 9 januari in NewMetropolis te Amsterdam. Geopend dinsdag t/m zondag van 10-17 uur.