Persbericht van de Universiteit Utrecht
Faculteit Scheikunde
23 december 2004
Watermoleculen nadoen met nanomagneetjes
Scheikundigen van de Universiteit Utrecht zijn er in geslaagd gelijkvormige en stabiele magneetjes te maken op nanoschaal. Voordeel van de nanomagneetjes is dat ze goed te manipuleren zijn en dat ze zichtbaar te maken zijn onder een microscoop. Daarmee hebben de onderzoekers een modelsysteem in handen voor onderzoek naar dipolaire vloeistoffen zoals water. Een publicatie over deze vondst is zojuist verschenen in het vooraanstaande tijdschrift Journal of the American Chemical Society.
De nanomagneetjes zijn gemaakt van magnetiet, een mineraal dat al bekend is sinds mensenheugenis. Minimagneetjes van magnetiet komen ook voor in de natuur. Trekvogels hebben dit soort deeltjes in hun kop zitten, waardoor ze zich kunnen oriënteren in het aardmagneetveld.
Commercieel worden magnetiet nanokristalletjes onder andere toegepast in magnetische vloeistoffen, waarmee de roterende as van de harde schijf van computers hermetisch wordt afgedicht, en als middel om het contrast van MRI scans te verbeteren. Deze nanokristalletjes zijn echter veel te klein om magnetisch aan elkaar vast te blijven plakken. Bovendien verschillen ze veel in vorm en grootte, waardoor ze ongeschikt zijn als modelsysteem. Het is al wel gelukt om grotere magnetische nanokristallen te maken van kobalt en ijzer, maar die oxideren heel snel waardoor ze lastig te hanteren zijn.
Chemicus Mark Klokkenburg van de Universiteit Utrecht ontwikkelde daarom een methode waarmee gelijkvormige deeltjes van twintig nanometer (twintig miljoenste millimeter) gemaakt kunnen worden van magnetiet. Deze deeltjes zijn zo sterk magnetisch dat ze spontaan ketens vormen. Ketens omdat de 'noordpolen' de 'zuidpolen' aantrekken en omgekeerd. Hiermee lijken de nanomagneetjes op elektrische dipolen: moleculen die aan de ene kant een beetje positief en aan de andere kant een beetje negatief geladen zijn.
Verschillende onderzoekers hebben geprobeerd het gedrag van dipolaire vloeistoffen zoals water en alcohol theoretisch te voorspellen of te simuleren. Rechtstreeks experimenteel onderzoek is moeilijk, onder meer omdat moleculen zo klein zijn dat ze niet direct zichtbaar te maken zijn. De nano-magneetjes van magnetiet zijn met een elektronenmicroscoop wel zichtbaar te maken. Bovendien zijn nanomagneetjes veel beter te manipuleren met bijvoorbeeld een magnetisch veld. Met deze nano-magneetjes hebben de onderzoekers dus een prachtig modelsysteem in handen om het gedrag van dipolaire vloeistoffen te bestuderen. Van één modelsysteem is al duidelijk dat de voorspellingen heel mooi overeen komen met het gedrag van de nanomagneetjes zoals de Utrechtse onderzoekers die onder de microscoop hebben waargenomen.
Meer informatie
Het volledige artikel is te vinden bij het persbericht op
Voorlichter Roy Meijer (030) 253 3705,
Foto van de structuren die ontstaan wanneer de nieuwe magnetiet nanomagneetjes worden verspreid in een vloeistof. De magnetietdeeltjes zijn zo sterk magnetisch dat ze spontaan ketens vormen. De foto is gemaakt met een elektronenmicroscoop nadat de vloeistof heel snel is ingevroren (cryogene elektronenmicroscopie).
Universiteit van Utrecht