Nanodeeltjes uit eigen keuken
Snel, schoon en eenvoudig nanodeeltjes maken. Dat lukte Leidse chemici
per ongeluk toen ze aan het knutselen waren aan de naald van hun
tastmicroscoop. Nanodeeltjes zijn in tal van toepassingen te gebruiken,
maar de productie is lastig en vervuilend.
Potlood en metalen draadje
Een foto van de opstelling. Met links de elektrode van koolstof en in
het midden de dunne elektrode platina in de waterige oplossing. Credit:
Alex Yanson.
Een foto van de opstelling. Met links de elektrode van koolstof en in
het midden de dunne elektrode platina in de waterige oplossing. Credit:
Alex Yanson.
Je kunt het bij wijze van spreken in je eigen keuken doen, zo eenvoudig
is het experiment waarmee Alex Yanson en collegaâs in mei het
toonaangevende vakblad Angewandte Chemie haalden. Het recept: neem twee
elektrodes, één van koolstof en één van platina, en doe ze in een
oplossing van natriumhydroxide (bestanddeel van gootsteenontstopper).
Stroom erop, en er blijken piepkleine nanodeeltjes platina in de
oplossing te ontstaan. âMet een potlood en een metalen draadje zou het
moeten kunnen, zegt Yanson. âEn het gaat nog beter als je in plaats van
een batterij een speakerkabel van je geluidsversterker gebruikt.â
Potentie
Nanodeeltjes zijn enkele tientallen nanometer groot, zo'n duizend keer
kleiner dan de dikte van een menselijke haar. In de energiesector, de
elektronica of gezondheidszorg werkt men momenteel aan toepassingen met
deze minuscule deeltjes. De conventionele productie van nanodeeltjes
kent echter een aantal beperkingen, zoals het gebruik van vervuilende
chemicaliën.
Betere prestaties dan commerciële nanodeeltjes
De nanodeeltjes platina onder een elektronenmicroscoop.
De nanodeeltjes platina onder een elektronenmicroscoop.
De techniek van Yanson biedt een snel, eenvoudig en schoon alternatief.
'Wij gebruiken geen vervuilende stoffen en de methode is heel
universeel en gemakkelijk op te schalen', zegt Yanson. De groep
oppervlaktechemici werkt aan brandstofcellen. Ze testten de
geproduceerde nanodeeltjes daarom als katalysator in reacties die
daarin plaatsvinden. De home-made deeltjes bleken tot betere prestaties
te leiden dan commerciële nanodeeltjes.
Scherpe naald
Dat bij hun experiment nanodeeltjes ontstonden, was een complete
verrassing. Ze waren bezig de punt van de platina-elektrode te bewerken
tot een scherpe naald voor een STM: een microscoop, die met naalden
atomaire oppervlakken aftast. Door het gebruik van wisselspanning
brachten ze chemische reacties teweeg die het oppervlak van het platina
aantastten. Tot hun verbazing trad corrosie op wanneer de spanning
negatief was.
Corrosie bij negatieve pool
Corrosie, de verandering van de structuur van metalen door chemische
reacties (zoals roest), treedt normaal altijd op bij de positieve pool
van een elektrochemisch proces, de zogenaamde anode. Om metalen tegen
corrosie te beschermen, brengt men daarom vaak een negatieve lading
aan. Yanson zag juist wél corrosie bij de negatieve pool, ofwel
kathode optreden, met de aanmaak van nanodeeltjes tot gevolg.
Universiteit Leiden