FOM en M2i honoreren zeven onderzoeksprojecten naar effect van miniaturisering

Het onderzoeksprogramma heeft een fundamenteel karakter, maar de onderzoeksthema's zijn opgesteld samen met de industriële partners van M2i. Zij zullen nauw betrokken zijn bij het onderzoek om zo op de hoogte te zijn van de nieuwste inzichten en waar mogelijk deze direct toe te passen in hun eigen product- en procesinnovatie.

Op 1 april 2008 gaven FOM en M2i het startschot voor het Industrial Partnership Programme Size-Dependent Material Properties. Onderzoekers uit het land werden uitgenodigd onderzoeksvoorstellen in te dienen voor onderzoek naar schaalafhankelijke fysische eigenschappen van materialen. De programmaleiding ontving hierop 25 voorstellen. Na een strenge selectie en beoordeling door internationale experts hebben FOM en M2i besloten de beste zeven voorstellen te honoreren.

Gehonoreerde projecten

Explosieve kristallisatie in dunne phase-change lagen
Dr.ir. Bart Kooi (RuG)
Phase-change lagen worden toegepast in herschrijfbare CD/DVD/Blu-ray Disks en in een nieuw geheugentype dat Flash memory moet gaan vervangen. Deze lagen kunnen razendsnel tussen de amorfe en kristallijne toestand schakelen. De warmte die vrijkomt bij de snelle lokale kristallisatie kan leiden tot explosieve kristalgroei en beschadiging van phase-change lagen. Hoofddoel van het onderzoek is de laagdikte en temperatuur te bepalen waarboven explosieve kristallisatie optreedt en kristalgroei te bestuderen met supersnelle camera's.

Deformatie van dunne nikkel-titanium lagen
Prof.dr.ir. Guido Janssen (TUDelft)
De legering nikkel-titanium is een geheugenmetaal. Dit betekent dat plastische vervorming door verhitting ongedaan gemaakt kan worden. Geheugenmetaal kan flink vervormd worden voor het kapot gaat; denk aan de toepassing in beugels en brilmonturen. Sinds kort is het mogelijk dunne films van nikkel-titanium te vervaardigen. De onderzoekers gaan de vervormbaarheid van dunne films van NiTi bestuderen en benutten voor geleidende metaalverbindingen in flexibele elektronica. 

Vergroting van metaalmoeheid en kruip bij verkleining van miniatuur metaalbalkjes
Dr.ir. Johan Hoefnagels (TU/e)
Allerlei hightech toepassingen, zoals de Nintendo Wii afstandsbedieningen en miniatuurrobotjes, zijn mogelijk door micro-elektromechanische systemen ofwel MEMS. Sommige MEMS bevatten metalen balkjes, dunner dan een menselijke haar. In gebruik worden de metaalbalkjes onafgebroken vervormd, wat resulteert in metaalmoeheid of kruip. Dit project onderzoekt of deze problemen nog ernstiger worden voor nog kleinere balkjes.           

Afmeting-afhankelijke eigenschappen van amorfe metalen
Prof.dr. Jeff De Hosson (RuG)
Een verse chip, van een aardappel en in een elektronische schakeling, vertoont in beide gevallen bros breukgedrag. Kauwgum is weer vervormbaar, bij kamertemperatuur althans. Ieder materiaal breekt onder een voldoende hoge mechanische belasting maar hoe precies is veelal een raadsel. Onderzoekers in dit project buigen zich over de wetenschappelijke vraag; (gestuurd door de verdere miniaturisatie in de elektronica) of ook de uitwendige afmetingen van devices het breukgedrag beïnvloeden. Het onderzoek wordt uitgevoerd aan amorfe metallische materialen die volop in de belangstelling staan bij de vervaardiging van nano-elektromechanische systemen (NEMS) en concentreert zich op de ontwikkeling van nieuwe methoden voor in-situ transmissie-elektronenmicroscopie onder het motto: "er is breuk noch sleet aan'.

Piëzo-NEMS
Dr. Guus Rijnders (UT)
Piëzo-sensoren en actuatoren zijn onmisbaar in veel hedendaagse hoogtechnologische systemen. Piëzo-materialen zijn ideale omzetters van mechanische naar elektrische energie, en in het project zullen deze materialen worden gecombineerd met nano-elektromechanische systemen (NEMS). De functionele eigenschappen van de piëzo-materialen zullen worden bestudeerd op de nanoschaal.

Fysica van nanodeeltjes van ferroelektrische oxiden
Dr.ir. André ten Elshof (UT)
Nieuwe toepassingen als Ferroelectric Random Access Memory (F-RAM) of Energy Scavenging op nanoschaal vergen nieuwe materialen met speciale eigenschappen die veranderen juist omdat de schaal waarbij deze toepassingen aantrekkelijk worden onder de 100 nanometer ligt. Om het beste piëzo- en ferroelektrische materiaal lood-zirkonaat-titanaat toe te kunnen passen in het nanodomein, waarbij materialen in één, twee of drie dimensies worden verkleind tot enkele nanometers, is een systematisch studie nodig om het effect van deze verkleining in kaart te brengen, evenals de mogelijkheden te bestuderen om eventueel negatieve effecten te manipuleren. Dit project zal met behulp van een unieke combinatie van gepulste laserdepositie en nano-imprint lithografie antwoorden vinden op de vraag van effecten van schaalverkleining en de mogelijkheid tot manipulatie.

Controle over de vorming van scheuren in dunne films
Prof.dr. Alfons van Blaaderen (UU)
Iedereen die wel eens in detail naar snel opgedroogde klei of modder heeft gekeken weet dat hierin gemakkelijk scheurtjes ontstaan. Niet alleen voor verf, maar ook voor allerlei meer recente toepassingen van films van kleine deeltjes is scheurvorming een groot probleem. Verbazingwekkend genoeg is dit proces op deeltjesniveau nog niet goed begrepen en spreken modellen elkaar zelfs tegen. Door gebruik te maken van een nieuwe techniek voor dit soort onderzoek, confocale microscopie, en door gebruik te maken van goed gedefinieerde deeltjesmodelsystemen hopen de onderzoekers tot een beter begrip te komen, o.a. door bestaande theorieën in meer detail te kunnen testen dan tot nog toe mogelijk was.

Publiek-private samenwerking
De Industrial Partnership Programmes zijn onderzoeksprogramma's waarin FOM academische kennis koppelt aan industriële ambities door middel van hoogstaand natuurkundig onderzoek in nauwe samenwerking met het bedrijfsleven. M2i financiert namens zijn industriële leden vijftig procent van het FOM-programma. Het onderzoek van FOM en M2i heeft een looptijd van vijf jaar en een totaal budget van 2 miljoen euro. 

Meer informatie
Informatie over het nieuwe onderzoekprogramma is te vinden op www.fom.nl en www.m2i.nl.

Voor vragen:
Drs. Huub Eggen, Stichting FOM, +31 (0)30 600 1208, huub.eggen@fom.nl
Dr. Derk Bol, Materials innovation institute M2i, +31 (0)15 278 2535, d.bol@m2i.nl

Over M2i
Het Materials innovation institute M2i is een van de technologische topinstituten in Nederland. M2i is een publiek-private samenwerking van de Nederlandse overheid, universiteiten en bedrijven in Nederland en Europa. Op dit moment zijn binnen M2i 13 universiteiten en 25 bedrijven actief als partner. M2i is een topinstituut voor onderzoek naar en toepassing van structurele en functionele materialen. Door nauwe samenwerking tussen vooraanstaande onderzoeksgroepen en industriële partners wordt grensverleggend materiaalonderzoek gedaan, dat nodig is voor economische groei in Nederland, en dat bijdraagt aan een duurzame ontwikkeling van de Nederlandse samenleving. M2i biedt partners de mogelijkheid voor baanbrekend onderzoek naar en toepassing van een breed scala aan materialen: metalen, polymeren, composieten, laminaten, hybride materialen, keramische materialen, technisch textiel en glas. Meer informatie op www.M2i.nl.

Over FOM
De Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) bevordert fundamenteel natuurkundig onderzoek in Nederland. Activiteiten van FOM komen het algemeen belang ten goede, in het bijzonder dat van het hoger onderwijs en het bedrijfsleven. Met circa 850 medewerkers en een omzet van tachtig miljoen euro voert FOM natuurkundig toponderzoek uit binnen vier instituten en 150 werkgroepen aan Nederlandse universiteiten. Voor samenwerking met industriële onderzoekers (Industrial Partnership Programmes) heeft FOM een budget van 3 miljoen euro per jaar beschikbaar. Zie ook www.fom.nl.