Wetenschappers hebben een vliegende microchip en daarmee het kleinste vliegende apparaat ter wereld, gemaakt.

De vliegende microchip is niet veel groter dan een zandkorrel. Over een motor beschikt deze natuurlijk niet. In plaats daarvan laat de microchip zich meevoeren door de wind, net zoals zaden van bijvoorbeeld esdoorns dat doen (je ziet ze hieronder). Wanneer je de microchip van een hoogte laat vallen, valt deze al draaiend naar beneden. En wetenschappers hebben de vliegende microchip zo ontwikkeld dat deze met een lage snelheid afdaalt.

Doelstelling
Dat laatste is belangrijk, omdat onderzoekers zich er zo van verzekeren dat de microchip vrij lang in de lucht blijft hangen. En dat komt van pas als je de microchip wilt gebruiken om bijvoorbeeld de luchtkwaliteit te monitoren.

Want de vliegende microchips zijn geen speeltjes; onderzoekers hebben er heel serieuze bedoelingen mee. Hoewel de chips piepklein zijn, kunnen ze vrij eenvoudig voorzien worden van eveneens heel kleine sensoren en een geheugen voor de opslag van data. Of zelfs een antenne voor draadloze communicatie. “Ons doel was om kleinschalige elektronische systemen vleugels te geven,” stelt onderzoeker John Rogers. “Met het idee dat dat ons in staat zou stellen om zeer functionele, piepkleine elektronische apparaten te verspreiden.” Die apparaten kunnen naast luchtvervuiling bijvoorbeeld ook via de lucht overdraagbare ziekten monitoren.

Afbeelding: Northwestern University.

Natuur
Om de microchips vleugels te kunnen geven, lieten wetenschappers zich inspireren door de natuur. “Gedurende miljarden jaren heeft de natuur zaden ontwikkeld met heel geavanceerde aerodynamica. Wij leenden die ontwerpen, pasten ze aan en pasten ze vervolgens toe op elektronische apparaten.”

Heel concreet keken de onderzoekers daarbij naar zaden van planten uit het Tristellateia-geslacht. Deze planten hebben stervormige zaden die – net als de helikopterzaden van de esdoorn – al draaiend afdalen. “Deze biologische structuren zijn ontworpen om heel langzaam en gecontroleerd naar beneden te vallen, zodat ze zo lang mogelijk de interactie aangaan met de wind.” Zo schoppen de zaden het immers het verst.

Beter dan de natuur
De onderzoekers maakten een computermodel van de zaden van Tristellateia om zo helder te krijgen hoe deze precies vliegen. Op basis daarvan werden vervolgens vleugels voor de microchip ontworpen die volgens Rogers eigenlijk nog beter zijn dan de vleugels die Tristellateia aan haar zaden meegeeft. “Wij denken dat we de natuur verslagen hebben. In ieder geval in die zin dat we in staat zijn geweest om structuren te maken die veel trager vallen dan de zaden van planten of bomen en ook veel stabieler blijven.”

Vliegtuig
In de toekomst kunnen de microchips wellicht in grote getale uit vliegtuigen worden gegooid om de luchtkwaliteit in een groot gebied en op verschillende hoogtes te monitoren. “De meeste technologieën ontwikkeld voor monitoring bestaan uit grote instrumenten waarmee slechts op een klein aantal locaties data verzameld kan worden. Wij zien een grote hoeveelheid piepkleine sensoren voor ons die in grote gebieden wijd verspreid kunnen worden.”

Uiteindelijk komen al die microchips natuurlijk wel weer op aarde neer. En dat geeft een hoop rommel en vervuiling. Tenminste: dat zou je denken. Rogers en collega’s hebben daar namelijk iets op bedacht. Het onderzoeksteam ontwikkelde eerder al elektronica die in water oplosbaar is. Dezelfde materialen en technieken worden nu toegepast om piepkleine vliegers te maken die bij blootstelling aan water gewoon verdwijnen, zonder het milieu verder schade te berokkenen.