Je leest:

Fantastische microflora

Fantastische microflora

Onderzoek helpt te begrijpen hoe complexe microscopische kristalstructuren ontstaan

Auteur: | 23 mei 2013

Chemicus Wim Noorduin weet als een ware kunstenaar de natuur naar zijn hand te zetten en laat kristallen ‘opbloeien’ tot fleurige objecten. Hij haalde er de cover van wetenschapsblad Science mee.

Noorduin1hraangepast
Wim Noorduin

Een roos? Een anjer? Schijn bedriegt! Je ziet hier de complexe structuur van een microscopisch kristal. Zichzelf stapelend, molecuul voor molecuul, ‘groeien’ deze kristallen op een klein glazen plaatje van een paar vierkante centimeter, ondergedompeld in een zoutoplossing.

Noorduin7hr
Wim Noorduin

De bloemetjes zijn enkele honderdsten van een millimeter groot. Noorduin fotografeerde ze met een elektronenmicroscoop. Die geeft geen kleuren weer, dus heeft hij de beelden met de computer ingekleurd. Waarheidsgetrouw, dat wel. “Het zijn de kleuren die je door een gewone lichtmicroscoop ook ziet. Alleen ontbreekt dan de detaillering”.

Noorduin2hr
Wim Noorduin

Al kijkend door de elektronenmicroscoop krijgt Noorduin soms het gevoel in een oceaan te zwemmen, tussen koralen en sponsachtige structuren. “Soms vergeet ik gewoon foto’s te maken, zo prachtig is het om er op onderzoek te gaan”.

Noorduin4hr
Wim Noorduin

Science besteedt niet alleen aandacht aan Noorduins bloemen omdat ze zo mooi zijn. Er is ook een flinke dosis wetenschap mee gemoeid. Het lukte drie jaar geleden al om de prachtige microbloemetjes te ‘kweken’. Maar nu pas heeft Noorduin inzicht in de ‘besturing’ van het proces. Na vele reeksen experimenten weet hij precies hoe factoren als temperatuur, concentraties en zuurgraad van belang zijn.

Noorduin5hr
Wim Noorduin

“We weten nu wat er mogelijk is door simpele veranderingen in het chemische milieu”, zegt Noorduin. Hij weet precies hoe hij in de loop van het groeiproces de chemische omstandigheden moet variëren om een mooie bloem te creëren. Een dunne of dikke stam, een compacte bloem of juist breed uiteenlopende bloemblaadjes, het kan allemaal.

Noorduin3hr
Wim Noorduin

Noorduins microbloemen ontstaan uit een oplossing van bariumchloride en natriumsilicaat. Als deze oplossing kooldioxide uit de lucht opneemt begint de ‘kweek’ van de microbloemen met de vorming van kristallen bariumcarbonaat. In de directe omgeving van de kristallen gaat dan de zuurgraad (pH) omlaag. Dit forceert het opgeloste silicaat neer te slaan, waarbij de zuurgraad weer omhoog gaat. Even later vormt zich dan weer bariumcarbonaat. Enzovoorts, en zo verder.

Noorduin6hr
Wim Noorduin

Na drie jaar experimenteren weet Noorduin op een subtiele manier met het proces van zelfassemblage samen te werken. “Als ik de concentratie kooldioxide opvoer, ontstaan mooie open bloemstructuren. Door op het juiste moment de zuurgraad te veranderen krijg ik gekromde, rimpelige blaadjes.”

Noorduin8hraangepast
Wim Noorduin

De kennis uit Noorduins onderzoek helpt te begrijpen hoe complexe microscopische kristalstructuren ontstaan, zoals bijvoorbeeld de kalkskeletten van bepaalde micro-organismen. Hij werkt in Harvard bij de groep van hoogleraar Joanna Aitzenberg die op dit terrein een naam heeft hoog te houden. De groep laat zich inspireren door biologische systemen, onder andere voor de ontwikkeling van nieuwe en betere materialen.

Noorduin9hr
Wim Noorduin

Noorduin denkt dat zijn kennis over de ‘kweek’ van microbloemetjes van pas komt bij de ontwikkeling van nieuwe structuren voor efficiënte chemische katalysatoren (hulpstoffen die reacties mogelijk maken). Het zou zo maar kunnen dat Noorduins bekerglazen de kiem bevatten van nieuwe chemische processen.

F1.medium
De Science van 17 mei 2013.
Science | AAAS

Noorduins prachtige resultaten zijn ook te zien in een speciale Kennislink slideshow.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 mei 2013

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.