Extreem dunne antenne kan buigen en rekken

Techniek Piepkleine apparaten vragen om piepkleine antennes. Er is er nu een die minder dan een duizendste van een millimeter dik is.

Gebogen plaatje met de antenne.
Gebogen plaatje met de antenne. Foto American Chemical Society

Smartwatches, bluetooth oordopjes of fitness trackers. We dragen steeds meer elektronica op ons lichaam die informatie ontvangt en verstuurt. Dat vraagt ook om zeer kleine en flexibele antennes. Onderzoekers in Zuid-Korea wisten onlangs een van de dunste radiofrequentie-antennes te maken tot nu toe, met een dikte van pakweg een honderdste van een menselijke haar. Zij publiceerden hun bevindingen woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano.

Behalve flexibel en dun moeten de materialen waarvan antennes worden gemaakt ook goede geleiders zijn om radiogolven te kunnen versturen en ontvangen. In het geval van draagbare elektronica gaat het voornamelijk om wifi- en bluetoothsignalen. Het meest gebruikt zijn metalen als aluminium, koper en zilver.

Nanobuizen

Het grote nadeel daarvan is dat de antennes minimaal 30 micrometer dik moeten zijn (een micrometer is een duizendste millimeter). Anders geleiden ze niet goed. Met alternatieve materialen, zoals nanobuizen van koolstof, kan die dikte worden teruggebracht naar 7 micrometer. Hoewel er nog veel onderzoek naar de eigenschappen van nanomaterialen moet worden gedaan voor ze als antenne gebruikt kunnen worden, zijn ze wel heel flexibel en veelzijdig.

Een ander alternatief is niobium diselenide, een metaalverbinding. De onderzoekers spoten een laagje opgelost niobium diselenide op een plaatje van plastic en lieten dat drogen bij temperaturen hoger dan 80 graden. Door dat proces een aantal keer te herhalen, vormde zich een dun laagje van 0,885 micrometer.

Supergeleider

Omdat de vorm van het plaatje de werking beïnvloedt, maakten ze meerdere testantennes en varieerden ze de lengtes tussen de 5 en 12 millimeter, de breedte van de antennes bleef 10 millimeter. Daarmee werkten de antennes op frequenties tussen de 2,01 en 2,80 GHz. De frequentie van de meeste wifi-netwerken is 2,4 GHz, hoewel ook 5 GHz wordt gebruikt. Ook bluetooth gebruikt 2,4 GHz.

De antenne van 10 bij 10 millimeter gaf het beste resultaat. Flexibel bleek die ook, want het plaatje bleef goed werken wanneer het een klein beetje werd gebogen of uitgerekt.

Het gebruikte niobium diselenide heeft volgens de onderzoekers nog een voordeel. Bij extreem lage temperaturen gaat het zich gedragen als een supergeleider. De onderzoekers denken daarom dat dergelijke antennes ook geschikt zijn voor communicatie in de ruimte, waar het ongeveer 3 kelvin is, -270,15 graden Celcius.