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
Universiteit Twente