Je leest:

Contactlijm, maar dan op nanoschaal

Contactlijm, maar dan op nanoschaal

Secondelijm gebruiken is precisiewerk; één verkeerde beweging en je plakwerkje is scheef, of erger: je vingers zitten onherroepelijk vast. Het grote voordeel van contactlijm is dat je de delen die je aan elkaar wilt plakken eerst een tijdje vast moet houden en je dus meer controle hebt. Rubiconwinnaar Mirjam Leunissen heeft ‘nano-contactlijm’ ontwikkeld om ook op nanoschaal zorgvuldig te kunnen plakken. De resultaten van haar onderzoek werden op 14 juni gepubliceerd door Nature Materials.

Update: Lijm van Leunissen wint Minerva-Prijs

Mirjam Leunissen wint met haar Nature-artikel over de ‘contactlijm voor nanodeeltjes’ de Minerva-Prijs 2010 voor de beste natuurkundige publicatie van een vrouw. De prijs heeft als doel de aandacht te vestigen op vrouwelijke natuurkundigen die met kop en schouders boven de rest uitsteken, en om een impuls te geven aan de carrière van de prijswinnares. De FOm/v adviescommissie koos uit 19 inzendingen unaniem voor het artikel Switchable self-protected attractions in DNA-functionalized colloids, dat Leunissen publiceerde tijdens haar postdoc onderzoek aan de New York University. Aan de Minerva-Prijs is een geldbedrag van 5000 euro verbonden, door de winnares vrij te besteden.

Contactlijm is niet alleen handig voor knutselkneuzen, je kunt er ook nanodeeltjes mee aan elkaar plakken. Alleen vervang je dan wel de gewone lijm door DNA.

Door het oppervlak van nanodeeltjes te voorzien van een laagje van DNA, kan je ze aan elkaar vastmaken. Sommige DNA-sequenties, de zogenaamde sticky ends, passen op elkaar. Samen vormen ze specifieke bindingen (bruggen, of bridges) die ook weer uit elkaar kunnen. Beneden een bepaalde temperatuur binden de deeltjes aan elkaar en boven die temperatuur ontbinden ze weer.

Het proces is van plakken met DNA moeilijk stuurbaar; je kunt niet een paar deeltjes wel en een paar deeltjes niet aan elkaar plakken. Alle deeltjes in een oplossing binden aan elkaar of alle deeltjes ontbinden. Je kunt dus wel structuren maken, maar deze blijven een rommeltje; alle vrije deeltjes plakken namelijk ook vast. Onderzoekster Mirjam Leunissen heeft nu een manier gevonden om alleen die deeltjes aan elkaar te plakken die je aan elkaar wilt hebben.

Orde in de chaos

De methode van Leunissen: aan één deeltje zitten meerdere sticky ends. Deze kunnen sticky ends op andere deeltjes vastgrijpen, maar ook sticky ends op het deeltje waar zij ook op zitten. Dan vormen ze een lus (loop). Eigenlijk zoals wij een ander een hand kunnen geven, maar ook onze eigen hand vast kunnen pakken.

Leunissen ontdekte dat wanneer je de temperatuur snel verlaagt, de sticky ends naburige sticky ends op hetzelfde deeltje vastgrijpen vóórdat ze bindingen kunnen vormen tussen verschillende deeltjes. Dit maakt het mogelijk om bij deze lage temperatuur de deeltjes in de beoogde structuur te rangschikken zonder dat ze op ongewenste plaatsen aan elkaar plakken.

Door de deeltjes op lage temperatuur lang bij elkaar te houden, bijvoorbeeld met behulp van een optisch pincet, plakken de deeltjes aan elkaar vast. Net zoals bij contactlijm dus. Dit komt doordat de sticky ends alleen op dat moment voldoende tijd hebben om hun buren los te laten en zich vast te grijpen aan sticky ends op een ander deeltje. Zo kun je de bindingen zorgvuldig manipuleren.

De structuur kan nu dus worden aangepast en geconserveerd, zonder dat er ongewenste deeltjes aan plakken. Leunissen ontdekte dat hetzelfde principe ook werkt voor sticky ends die dubbel kunnen vouwen tot een haarspeldvorm, net als het openen en sluiten van een hand. Dit maakt de nieuwe aanpak nog algemener toepasbaar.

Zonnebrandcrème

Het door Leunissen ontdekte handigheidje kan het gebruik van deze zogenaamde DNA-gefunctionaliseerde systemen enorm vergemakkelijken. Niet alleen kunnen structuren zorgvuldiger worden opgebouwd, het is nu ook mogelijk om een structuur in verschillende fases op te bouwen en de structuren kunnen opgebroken worden maar kunnen later ook weer aan elkaar gemaakt worden. DNA-functionalisering zorgt ervoor dat microscopisch kleine deeltjes zich spontaan organiseren tot de gewenste macroscopische structuur. Dit kan onder andere gebruikt worden voor zonnecellen en brandstofcelcomponenten.

Lees meer op Kennislink

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
© Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 december 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.