Nanogitaar speelt Amazing grace zeventien octaven te hoog

Onderzoekers van Cornell University (New York) hebben in geslaagd een gitaar van silicium gemaakt met een lengte van 40 micrometer, minder dan een halve haardikte. De gitaar, die de vorm van een Gibson Flying V heeft meegekregen, is bespeelbaar, waarbij laserstralen de rol van plectrum innemen. Hoewel het om serieus materiaalonderzoek gaat en toepassingen op het gebied van miniatuur-elektronica en -sensoren in het verschiet liggen, is de nanogitaar volgens groepsleider Harold Craighead vooral bedoeld als publiciteitsstunt. Vorige maand is hij gepresenteerd in Baltimore.

Zeven jaar geleden bouwde dezelfde groep ook al een nanogitaar, toen gemodelleerd naar een Fender Stratocaster. Die was vijf keer zo klein als het nieuwe model (de afmeting van een rood bloedlichaampje) maar onbespeelbaar. In 1999 volgde een nanoharp, met snaren die via een hoogfrequente wisselspanning in trilling werden gebracht. In tegenstelling tot deze voorloper heeft de Gibson Flying V geen vacuüm nodig – al werd hij gepresenteerd op een jubileumcongres van de American Vacuum Society – en zijn de snaren aan te slaan met scherp gefocuste laserstralen.

Via modulatie warmt zo'n laserstraal de getroffen snaar met korte tussenpozen op, waardoor deze periodiek uitzet en begin te klapperen. De snaren, siliciumbalkjes die in lengte variëren van 6 tot 12 micrometer en 0,15 bij 0,20 micrometer dik zijn, hebben frequenties in de orde van tientallen megahertz. In tegenstelling tot een normale gitaarsnaar staat de nanosnaar niet onder spanning en de toonhoogte hangt alleen af van de dikte en de lengte van de `snaar'. In feite is de nanogitaar dus een xylofoon. Lang niet zo'n sexy instrument, zullen ze bij Cornell hebben gedacht.

De nanogitaar is gemaakt met electron beam lithography, een techniek die bij het fabriceren van microchips gebruikt wordt en waarbij een elektronenbundel een structuur op een wafer maakt. Aanvullende technologie zorgt ervoor dat de snaren vrij van de ondergrond komen. Het registreren van de nanomuziek verloopt, net als het aanslaan, met lasers. De bewegende snaren veroorzaken interferentiepatronen in het teruggekaatste licht, waaruit de toonhoogte valt te herleiden. Omdat het menselijk gehoor het boven de 18 kilohertz laat afweten, is een elektronische transformatie van 17 octaven naar omlaag nodig om de nanogitaar te kunnen beleven. Via de website van Cornell University (www.news.cornell.edu) zijn opnames te beluisteren van een fragment uit Amazing grace en een wat chaotische serie akkoorden die gemakshalve naar John Cage zijn vernoemd.

    • Dirk van Delft