Je leest:

Nanoriolering bouwt zichzelf

Nanoriolering bouwt zichzelf

Auteur: | 1 maart 2006

Erdmann Spiecker en zijn collega’s bouwen met een simpele truuk een gangenstelsel op een gemengd kristal. Het geheim van de nanoloodgieters: koperatomen in het materiaal proppen. De koperatomen wringen in het normale atoomrooster, dat daardoor kreukelt en een netwerk van kanalen vormt. Het onderzoek verschijnt 3 maart in de Physical Review Letters.

Brandstof in een motor, afval door de riolering of atomen in een nanomachine: overal zijn buizen nodig om spullen door te pompen. Op de schaal van nanotechniek, een miljardste meter, is het nog een heel gepruts om buizen aan elkaar te sleutelen. Spiecker en collega’s van het het National Center for Electron Microscopy NCEM (onderdeel van het Berkeley-laboratorium) hebben nu ontdekt dat een kristal van titaniumtelluride en vanadiumselenide volautomatisch een heel netwerk van gangen vormt. Het geheim: koperatomen in het kristal pompen. Dat kreukelt daardoor plotsklaps op en vormt een prachtig gangenstelsel.

Als onderzoekers koperatomen in een kristal van titaniumtelluride en vanadiumselenide proppen, vormt dat bij een bepaalde concentratie in één klap een gangenstelsel. bron: Lawrence Berkeley National Laboratory

Spieckers nanoriolen hebben een driehoekig profiel van 30 nanometer breed en 4 nanometer hoog. Ze werden voor het eerst gezien aan de Christian Albrechts universiteit in het Duitse Kiel, waar de onderzoeksgroep van Wolfgang Jäger metaallagen op kristallen dampten. Toen de groep van Albrechts dat probeerde met koper op vanadiumselenide zagen ze een patroon van lijnen verschijnen. Breuklijnen, dacht men eerst. Spiecker, lid van Albrechts groep, besloot de lijntjes onder de loep te nemen.

Tijdelijk werkzaam in het Berkeley-laboratorium had Spiecker toegang tot een Transmission Electron Microscope om door materialen heen te kijken. De TEM liet zien de atoomlagen in het kristal door het koper verder van elkaar kwamen te liggen. De koperatomen wringen volgens de onderzoekers in het atoomrooster doordat ze chemische reacties aangaan met het kristal. “De koperatomen hebben te weinig snelheid om op eigen kracht in het kristal door te dringen”, legt Spiecker uit.

Koper opdampen op een kristal van vanadiumselenide levert onverwacht een gangenstelsel van nanobuizen. De koperatomen wringen volgens de onderzoekers in het atoomrooster doordat ze chemische reacties aangaan met het kristal. Het rooster wringt, tot zich kreukelzones vormen; daar wipt het oppervlak omhoog en vormt een gang van 30 nanometer breed en 4 nanometer hoog. Een nanometer is een miljardste meter. bron: Lawrence Berkeley National Laboratory

Door de vorming van het netwerk te filmen met een videocamera kon Spiecker aan tonen dat de gangen in minder dan een tiende seconde ontstaan, maar hoe snel het proces precies verloopt kon hij niet zeggen. “We kunnen de framerate aanpassen, maar het proces op de duizendste seconde volgen lukt op die manier niet. Daar zullen we een andere oplossing voor moeten vinden.”

Volgens directeur Ulrich Dahmen van NCEM zijn z’n onderzoekers nog wel even bezig met de nanogangen. “Er zijn allerlei spannende vervolgonderzoeken te doen: hoe sluiten de gangen op elkaar aan, kun je er vloeistof doorheen pompen of ze vullen met metaal om stroom te geleiden?” Praktische toepassingen zijn er nog niet, maar wie weet? Misschien pompen de gangen ooit brandstof rond in een nanorobot.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 maart 2006

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.