​As ʼn eerste-in-sy-soort in Afrika, het die Departement Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese in die Fakulteit Ingenieurswese aan die Universiteit Stellenbosch (US) onlangs ʼn masjien van wêreldgehalte aangeskaf. Die masjien word gebruik vir mikro-vervaardigingsvermoëns wat baie geleenthede vir navorsing, ontwikkeling en innovasie bied.

Dit staan bekend as die Durham Magneto Optics MicroWriter ML®3, en sal gebruik word vir verskeie mikro-fluïdiese projekte (d.w.s. die ontwerp en studie van toestelle wat klein hoeveelhede vloeistof beweeg of ontleed) by die US. Dit sal ook dien as ʼn nasionale vervaardigingsfasiliteit vir navorsers regoor die land.

Sommige van hierdie projekte sluit die nuutste orgaan-op-skyfie ('n Kleinskaal kweking van 'n orgaan of weefsel wat op 'n mikrovloei toestel gegroei word) mediese navorsing in, met toepassings in die ontwikkeling van medikasie, kanker-diagnose en -behandeling, en die modellering van siektes, sowel as ultra-sensitiewe optiese biosensors en selkultuurmodelle (die kweek en instandhouding van selle in ʼn laboratorium), en sel-filtrasie en manipulasie.

Daniël Retief, ʼn PhD-kandidaat en nanolaboratorium-bestuurder by die Departement Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese, sê 'n mikroskrywer gebruik baie presies-gefokusde lig om patrone in ligsensitiewe materiale te vorm, wat dan selektief verwyder kan word om net die verlangde patroon(e) agter te laat.

Retief sê dit stel 'n mens in staat om strukture op mikrometerskaal, soos mikroskopiese kanale om individuele bloed- of bakteriële selle te manipuleer, vir baie verskillende toepassings te vervaardig. Die kleinste struktuur wat die masjien betroubaar kan maak, is 0.5 mikrometer breed, wat sowat 200 keer kleiner is as die deursnee van ʼn menslike haar.

Volgens Retief is een van die belangrikste voordele van hierdie masjien dat dit feitlik enige patroon of ontwerp teen ʼn baie hoë spoed kan maak sonder dat ʼn “fotomasker" (ʼn patroon van die verlangde struktuur, met die skaduwee van die masker wat gebruik word om die ontwerp te help ontwikkel) nodig is, sonder die komplekse ondersteunende infrastruktuur wat gewoonlik met maskerbelyners gepaard gaan, die alternatief vir 'n mikroskrywer.

Retief noem ook dat hierdie masjien vinnige prototipering en herhaling toelaat sonder dat dit nodig is om maskers te maak. Om ʼn masker te maak is baie duur omdat ʼn nuwe masker vir elke patroon gemaak moet word en nie net verander kan word nie. Daarteenoor het die MicroWriter ʼn ingeboude toestel wat as ʼn masker dien, sodat enige patroon te eniger tyd blootgestel kan word.

Hy sê hulle doelwit is om plaaslike vervaardigingskapasiteit en vaardighede uit te brei sodat Suid-Afrika minder afhanklik is van ander vir hoëtegnologie-vervaardiging. Met die verkryging van hierdie masjien het hulle nou wêreldklas mikro-vervaardigingsvermoëns wat hulle in staat stel om mee te ding in velde soos MEMS (mikro-elektromeganiese stelsels), laseroptika, baie hoëfrekwensie-elektronika, biosensors, en meer.

Retief voeg by dat hulle steeds nie die vermoëns van die MicroWriter ten volle verstaan nie, en dat dit tot baie meer in staat is as waaraan hulle tot nog toe gewoond was. Hy sê dit sal ʼn rukkie duur voordat hulle die masjien se volle omvang kan benut.

Die mikroskrywer is een van verskeie masjiene wat nodig is om ʼn wêreldklas biosensors- en mikrovervaardigings-fasiliteit by die US te bou en sal in ʼn “cleanroom" (ʼn beheerde vertrek/lokaal wat enige lugbesoedeling soos stof, mikrobes, ens. filtreer) geïnstalleer word sodra die Departement Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese se herinrigting in 2024 voltooi is. Tot dan word van die toerusting gehuisves in ʼn tydelike laboratorium in die US se Departement Chemie, terwyl ander gestoor word.

Die MicroWriter ML®3 vorm deel van die Nano-Mikro-vervaardigingsfasiliteit (“Nano-Micro Manufacturing Facility" (NMMF)) wat in 2022 deur die Departement van Wetenskap en Innovasie gestig is en deur die Suid-Afrikaanse Navorsingsinfrastruktuurpadkaart befonds word. Die NMMF se missie is om navorsing in nano- en mikroskaalvervaardiging te bevorder, terwyl industrie-vennote ondersteun word in die verkenning en ontwikkeling van voorpunt-tegnologieë. Die fasiliteit bestaan uit vyf nodusse regoor die land, wat elkeen in verskillende velde spesialiseer. Die US se nodus, spesifiek gefokus op biosensors, gaan groot voordeel trek uit die verkryging van die MicroWriter ML®3.

Foto: Prof Willie Perold (links) en Lesanne van der Vyver (regs), 'n nagraadse student in die Department van Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese, by die MicroWriter. Lesanne het die nodige opleiding ontvang om die lasermasjien te gebruik, wat integraal is tot haar navorsing in die orgaan-op-skyfie tegnologie.