Ingezonden persbericht
Persbericht van de Universiteit Utrecht
26 september 2011
Utrechtse en Genovese onderzoekers hebben minuscule achtpotige nanodeeltjes onderzocht
Nano-achtpoten ordenen zichzelf tot kettingen en steigers
Natuurkundigen van de Universiteit Utrecht hebben achtpotige nanodeeltjes bestudeerd, in samenwerking met wetenschappers van het Italiaanse Instituut voor Technologie (IIT). Door het oplosmiddel van de nano-achtpoten te veranderen is men er bij het IIT in geslaagd om deze deeltjes zichzelf te laten ordenen in twee stappen. Eerst vormen ze kettingen, die vervolgens een driedimensionale steigerstructuur vormen. In deze 3D-structuur kunnen de armen van de nano-achtpoten aan elkaar 'gelast' worden waardoor een rigide materiaal ontstaat. De regelmatige en compacte, maar ook poreuze steigerstructuur is van belang bij het ontwikkelen van nieuwe materialen, zoals een nano-zeef. De bevindingen zijn 25 september gepubliceerd op de website van het wetenschappelijke tijdschrift Nature Materials.
Een aantal experimentele resultaten voor de nano-achtpoten. Van links naar rechts: een reconstructie van een enkele nano-achtpoot, nano-achtpoten vrij in een oplossing, een ketting van nano-achtpoten, de 3D-teigerstructuur en de gelaste steigerstructuur.
Vormen van kettingen en steigers
Met behulp van computersimulaties en theoretische modellen zijn prof. M. Dijkstra en haar collega's van de Universiteit Utrecht er in geslaagd om een verklaring te geven voor de fenomenen die bij het IIT door dr. L. Manna en zijn collega's zijn geobserveerd. Het proces van zelforganisatie wordt gedreven door de vorm van de deeltjes. Deze vorm leidt in combinatie met het juiste oplosmiddel tot kleine, richtingsafhankelijke aantrekkingskrachten tussen de nano-achtpoten. Wanneer de krachten bijzonder klein zijn, bijvoorbeeld wanneer de deeltjes opgelost worden in chloroform, blijven de nano-achtpoten vrij bewegen. Door een sterker apolair oplosmiddel, bijvoorbeeld thinner, te gebruiken worden de krachten versterkt. Hierdoor trekken de kernen van de deeltjes elkaar meer aan en ontstaan er kettingen. Wanneer het oplosmiddel nog apolairder wordt gemaakt, beginnen ook de 'poten' elkaar sterker aan te trekken. De kettingen worden dan langer en gaan elkaar ook zijwaarts aantrekken totdat zich op den duur een steiger vormt.
Resultaat van een simulatie waarin de vorming van kettingen te zien is. De stukjes ketting zijn hier aangegeven met pijltjes.