Minuscuul speeldoosje werkt als elektrische gitaar

Eerst klinkt er een hoop gekraak. De telefoon moet worden verplaatst. Dan klinken er heldere tonen: tussen die van een piano en die van een xylofoon in, zo lijkt het door de telefoon. „Een speeldoosje, vind ik”, zegt promovendus Johan Engelen van de Universiteit Twente.

Dat speeldoosje is niet groter dan een paar millimeter. Het bestaat uit vier silicium chips waarop studenten van de Universiteit Twente met ultramoderne microfabricage-technieken zes minuscule structuren aanbrachten. Dezelfde structuren die in een Wii-spel bewegingen registreren, of die ervoor zorgen dat een airbag op het juiste moment openklapt.

Engelen: „Eenvoudig gezegd gaat het om minuscule veertjes waaraan een piepklein gewichtje hangt.” Elk veertje is ruwweg een millimeter lang en dunner dan een haar; elk gewichtje weegt enkele tientallen microgrammen.

In een airbag zet een zware schok het gewichtje, en daarmee het veertje, in beweging. Die beweging leidt tot het elektrisch signaal dat, in dit geval, de airbag laat openklappen. In het micronium, zoals het speeldoosje is gedoopt, werkt het ook omgekeerd: een elektrisch signaal zet het veertje in beweging – zoals een tokkelende hand een gitaarsnaar laat trillen.

Het zorgt, zelfs op die micrometerschaal, voor hoorbare tonen. Hoorbaar? „Ja, maar niet doordat de veer de lucht in trilling brengt zoals een gitaarsnaar”, zegt Engelen. „Dat gebeurt wel, en het is zelfs meetbaar met een microfoon, maar de demping is zo groot dat de klank zo te kort duurt.”

Daarom zetten Engelen en zijn studenten de chips in vacuüm en lazen ze de trillingen daarna elektronisch uit. „Zoals in een elektrische gitaar dus.”

In het uiteindelijke micronium bedient een keyboard de minuscule veertjes. Zelfs stemmen is mogelijk: door het veertje op te warmen of door op het uitleessysteem wat extra spanning te zetten. Zondagavond werd een speciaal gecomponeerd muziekstukje uitgevoerd. Vandaag presenteert Engelen het werk en een bijbehorend paper – ‘natuurlijk meer een vingeroefening dan diehard wetenschappelijk onderzoek’ – op een congres aan de Universiteit Twente.