Universiteit Twente

Zelfbouwende bruggen van nanodeeltjes

Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie aan de Universiteit Twente zijn er voor het eerst in geslaagd om zelfassemblerende bruggen van nanodeeltjes te bouwen. Hun resultaten worden 19 juni gepubliceerd in Small, een toonaangevend vakblad voor nanotechnologie. Een afbeelding van de bruggen pronkt op de cover van het blad.

De Twentse wetenschappers hebben een compleet nieuwe methode ontwikkeld om bruggen van nanodeeltjes te bouwen. De methode maakt gebruik van supramoleculaire krachten: aantrekkingskrachten tussen verschillende moleculen. Door deze krachten vallen de nanodeeltjes waaruit de brug bestaat, vanzelf op de juiste plek. Dit heet zelfassemblage.

Bij het bouwen van de bruggen maken de onderzoekers gebruik van polystyreenbolletjes van circa 500 nanometer groot (een nanometer is een miljoenste millimeter). Ze lossen de bolletjes op in water. Deze oplossing wordt vervolgens in gleufjes op een oppervlak gedeponeerd. De oplossing verdampt en in de gleuf blijft een lijn van de bolletjes achter. Hieraan voegen de onderzoekers vervolgens een `supramoleculaire lijm' toe. Deze bestaat uit twee componenten: gouddeeltjes en zogenaamde dendrimeren. Deze deeltjes plakken aan elkaar en aan de polystyreendeeltjes vast en fixeren op deze manier de structuur. Er ontstaat hierbij een balkvormige structuur. De balk wordt vervolgens op een nieuw oppervlak gestempeld. Door de balk op een oppervlak met daarin een `kloof' te stempelen ontstaat de brug van nanodeeltjes.

Ingenieus

De methode van de wetenschappers is zeer ingenieus. Ze kunnen namelijk alle dimensies van de brug nauwkeurig bepalen. De lengte van de gleuven bepaalt de lengte van de brug, de breedte van de gleuf bepaalt de breedte en de snelheid waarmee de lijn wordt gevuld bepaalt de dikte (het aantal laagjes).

De onderzoekers hebben in dit geval bruggen gebouwd van polystyreen en gouddeeltjes, maar ze kunnen de methode ook voor andere materialen, zoals silica, gebruiken.

Volgens onderzoekers kunnen we de nanobruggen op termijn onder andere toepassen om optische filters te maken die specifieke golflengtes wel, of juist niet doorlaten. Een ander toepassingsgebied is de micro-elektronica, waar we de bruggen kunnen gebruiken voor minuscule schakelingen of sensoren.

Het onderzoek is uitgevoerd binnen de Molecular Nanofabrication Group van prof. dr. ir. Jurriaan Huskens en de Materials Science and Technology of Polymers Group van prof. Julius Vancso. Beide groepen zijn onderdeel van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente.

Het artikel `Freestanding 3D Supramolecular Particle Bridges: Fabrication and Mechanical Behavior' van Xing Yi Ling, In Yee Phang, Holger Schönherr, David Reinhoudt, Julius Vancso en Jurriaan Huskens wordt 19 juni gepubliceerd in het toonaangevende vakblad Small. Een afbeelding van de bruggen staat op de omslag het blad. Een digitale versie van het artikel vindt u hier.

Bruggen van nanodeeltjes: de onderzoekers zijn in staat de drie dimensies van de bruggen nauwkeurig te bepalen.

Bruggen van nanodeeltjes. Deze worden bijeen gehouden door supramoleculaire krachten. De onderzoekers zijn in staat de drie dimensies van de bruggen nauwkeurig te bepalen