Je leest:

Bruggen bouwen met nanodeeltjes

Bruggen bouwen met nanodeeltjes

Auteur: | 17 juni 2009

Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie aan de Universiteit Twente hebben bruggen gebouwd met ‘nanodeeltjes’. Dat valt eind deze week te lezen in Small, een toonaangevend vakblad voor nanotechnologie. Het blad plaatste een afbeelding van de Twentse bruggen op de cover van de editie van 19 juni. De aanpak van de Twentse wetenschappers is gebaseerd op supramoleculaire krachten: aantrekkingskrachten tussen verschillende moleculen.

Het is nanotechnologie, maar dan moet je wel héél goed kijken. Op het eerste gezicht bestaat de brug uit polystyreenbolletjes van een halve micrometer (500 nanometer) doorsnede. Niks nano, zou je denken. Maar lees verder, dan zie je hoe het zit.

De Twentse onderzoekers brengen de bolletjes met behulp van water aan in gleufjes op een oppervlak, die als een soort mal dienen. Als het water verdampt, blijven in de gleuf alleen de bolletjes achter. Dan voegen de onderzoekers er een ‘supramoleculaire lijm’ aan toe – en dan komt de échte nanotechnologie om de hoek kijken.

De lijm bestaat uit gouddeeltjes – die met een grootte van zo’n 5 nm wel weer echt nano zijn – en zogenaamde dendrimeren. Deze lijmdeeltjes plakken aan elkaar en aan de polystyreendeeltjes vast. Zo fixeren ze de bolletjesstructuur, die dan een ‘bolletjesbalk’ wordt. Deze balk wordt vervolgens op een nieuw oppervlak ‘gestempeld’. Als je dat slim doet, en het nieuwe oppervlak is op de juiste plaats van een ‘kloof’ voorzien, dan krijg je vanzelf een brug van bolletjes.

De Twentse bolletjesbrug werd gebouwd door de Molecular Nanofabrication Group van professor Jurriaan Huskens in samenwerking met de Materials Science and Technology of Polymers Group van professor Julius Vancso. Beide groepen zijn onderdeel van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie.
Universiteit Twente

De Twentse universiteit spreekt in een persbericht van ‘zelfassemblage’, maar dat lijkt wat kort door de bocht. De polystyreenbolletjes ‘bouwen’ de brug immers niet zelf. Ze worden in een mal gedwongen die de uiteindelijke vorm bepaalt. En pas als de onderzoekers er de lijm aan toevoegen is er werkelijk sprake van een stabiele structuur. Navraag bij de Twentse hoogleraar Jurriaan Huskens leert dat in die lijm wél sprake is van zelfassemblage, op nanoschaal zelfs. De gouddeeltjes en de dendrimeren worden successievelijk (in een laag-voor-laag-proces) in de structuur van de grotere polystyreenbolletjes geinfiltreerd. Pas als de afzonderlijke lijmcomponenten aan elkaar en aan de bolletjes gaan klitten – en dat is zelfassemblage – ontstaat de kleefkracht die de bolletjes bij elkaar houdt.

Nauwkeurig instellen

Al met al blijkt het een heel handig bouwproces. De nanowetenschappers kunnen er alle dimensies van de brug nauwkeurig mee instellen. 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 kunnen de methode behalve voor polystyreen en gouddeeltjes ook toepassen met andere materialen, zoals silica (siliciumdioxide). Ze zien – op termijn – toepassingen voor de nanobruggen, onder andere in optische filters die alleen licht van specifieke golflengtes doorlaten (of juist niet). Een ander toepassingsgebied is de micro-elektronica, waar de bruggen wellicht zijn te gebruiken voor minuscule schakelingen of sensoren.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 juni 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.