Hoefnagels zal nauw samenwerken met Ronald Dekker, onderzoeker bij Philips en deeltijdhoogleraar aan de TU Delft. Dekker ontwikkelde bij Philips een ultrasounddetector van enkele millimeters groot, bedoeld voor kijkoperaties (zie afbeelding). Die detector zal volgens Hoefnagels dienst doen als zogeheten ‘demonstrator’ voor het Vidi-project. “Momenteel is de ultrasounddetector gemaakt met flexibele elektronica, aangebracht op een rigide behuizing. Het idee is om die elektronica oprekbaar te maken, zodat je het detectorvlak op kunt blazen tot bijna een bol. Dan kun je er gelijktijdig in alle richtingen mee kijken.”

Een van de grote voordelen is dat je de detector in niet-opgeblazen staat kunt inbrengen via een klein sneetje in de huid. Pas als de detector bijvoorbeeld via een ader vlak bij het orgaan is gebracht dat de arts wil bekijken, kun je de 3D-optie activeren door het membraan met de detectorchips op te blazen tot een bolvorm. “Als eerste stap zou je met deze detector al via de slokdarm achter het hart kunnen kijken. Dan hoef je zelfs helemaal niet te opereren.”

Om dat mogelijk te maken, wil Hoefnagels de vele tientallen microchips waaruit de ultrageluiddetector is opgebouwd met elkaar verbinden via heel dunne, kronkelende draadjes van heel zuiver koper, niet dikker dan een honderdtal nanometers. “Bij die afmetingen zou de draad ongeveer de juiste mechanische eigenschappen moeten hebben”, licht hij toe. Microfabricage van dit soort kleine structuren is alleen mogelijk met lithografische technieken in een plat vlak. De bedrading wordt echter zo ontworpen dat hij bij het oprekken uit het vlak zal bewegen.

De kunst is om de siliciumondergrond te verwijderen en de microchips met bedrading over te brengen op een rubberen ondergrond, inclusief de pilaartjes voor de bedrading. Bij deze stap zal Ronald Dekker van Philips nauw betrokken zijn, vertelt Hoefnagels. “Philips levert een belangrijke bijdrage aan het project; we mogen ook voor bijna twee ton gebruikmaken van hun cleanroom. Dat komt bovenop de acht ton van NWO.” De geplande werkwijze is internationaal uniek, denkt hij. De concurrentie richt zich volgens hem vooral op grotere structuren. “Er is in Amerika wel een groep die ongeveer hetzelfde doet als wij, maar die werken al vanaf de eerste fabricagestap op rubber en daar kleven veel nadelen aan.”

Met de Vidi kan Hoefnagels een promovendus aanstellen die de rekbaarheid van de bedrading mechanisch moet testen. Dat is een zeer specialistisch werkje, aangezien de draden zo dun zijn dat je ze zelfs met een lichtmicroscoop niet kunt zien. Binnen Hoefnagels’ vakgroep Mechanics of Materials is daarom een speciale ultragevoelige nanotrekbank ontwikkeld, waarmee onder de elektronenmicroscoop gemeten kan worden. Een andere promovendus zal de metingen op de computer simuleren. In de eindfase van het vijfjarige project wordt nog een postdoc aangenomen die de oprekbare elektronica daadwerkelijk moet inpassen in de ultrasounddetector.

Zelf zal Hoefnagels, expert op het gebied van materiaalmechanica, vooral fungeren als de spin in het web, die de verschillende onderdelen van het project met elkaar moet verbinden. Dat moet leiden tot een uniek product, met zoals gezegd talloze potentiële toepassingen. Als een soort afscheidsboodschap noemt hij er aan het eind van het gesprek nog een paar. “Bijvoorbeeld een elektronische huid vol sensoren voor druk, temperatuur, nabijheid, rek, en dergelijke, om robots een stuk handiger te maken. En met een oprekbare CCD-detector kun je een kunstmatig netvlies maken dat je kunt aanbrengen op de oogbol. Dat heeft ook niet-medische toepassingen. Voor hoogwaardige camera’s heb je dure lenzen nodig die corrigeren voor zogeheten lensfouten. In je oog is dat niet nodig, omdat je netvlies geen plat vlak is, maar deel van een bol. Met een gekromde CCD van oprekbare elektronica zou je dus heel makkelijk veel betere camera’s kunnen maken voor mobiele telefoons.”