Op het gebied van wetenschappelijk onderzoek kan inspiratie uit onverwachte bronnen komen. Voor natuurkundigen en ingenieurs die werkten aan de ontwikkeling van ultragevoelige krachtsensoren kwamen de belangrijkste inzichten uit twee ogenschijnlijk niet-gerelateerde objecten:haardrogers en ballonnen. Door de principes achter deze alledaagse voorwerpen te combineren, hebben onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) een nieuwe krachtmeettechniek gecreëerd die de grenzen van de gevoeligheid verlegt.

Het verhaal begint met haardrogers. Is het je ooit opgevallen dat wanneer je een haardroger aanzet, deze een krachtige luchtstroom genereert? Deze luchtstroom wordt gecreëerd door een draaiende ventilator in de haardroger die lucht door een smal mondstuk naar buiten blaast. Hetzelfde principe geldt voor ballonnen. Wanneer je lucht in een ballon blaast, zet de ballon uit omdat de luchtdruk binnenin toeneemt.

Stel je nu voor dat je deze twee concepten combineert. Wat als je de luchtstroom van een haardroger zou kunnen gebruiken om een ​​klein, plaatselijk gebied met hoge luchtdruk te creëren? En wat als je dan de kracht zou kunnen meten die door deze hogedruklucht wordt uitgeoefend op een kwetsbaar voorwerp, zoals een spinnenweb? Dat is precies het idee achter de nieuwe krachtmeettechniek ontwikkeld door NIST-onderzoekers.

In hun opstelling gebruiken de onderzoekers een klein, handzaam apparaat dat een haardrogerachtige ventilator en een laser combineert. De ventilator genereert een luchtstroom en de laserstraal wordt op een klein plekje op het gewenste object gefocust. Wanneer de lucht het object raakt, ontstaat er een plaatselijk gebied van hoge druk, dat op zijn beurt een kracht op het object uitoefent. De laserstraal wordt door het object gereflecteerd en door de verandering in de richting van de laser te meten, kunnen de onderzoekers nauwkeurig de kracht berekenen die door de lucht wordt uitgeoefend.

Het mooie van deze techniek is de eenvoud en veelzijdigheid ervan. Er is geen complexe of dure apparatuur voor nodig en het kan worden gebruikt om krachten op een breed scala aan objecten te meten, van delicate biologische monsters tot kleine mechanische apparaten. Bovendien is de techniek uiterst gevoelig en kan krachten van slechts enkele piconewtons worden gedetecteerd (één piconewton komt overeen met het gewicht van een enkele bacterie).

Deze doorbraak heeft nieuwe mogelijkheden geopend voor het bestuderen van de interacties tussen objecten op nanoschaal, zoals de krachten die betrokken zijn bij moleculaire binding en celadhesie. Het zou ook toepassingen kunnen vinden in sectoren als de productie en de gezondheidszorg, waar nauwkeurige krachtmetingen cruciaal zijn.

Dus onthoud de volgende keer dat u een haardroger gebruikt of een ballon opblaast dat deze eenvoudige voorwerpen een krachtig nieuw hulpmiddel voor wetenschappelijk onderzoek hebben geïnspireerd. Wie weet welke andere alledaagse voorwerpen verborgen geheimen kunnen bevatten die een revolutie teweeg kunnen brengen in ons begrip van de wereld?