Catalaanse nanotechnologen hebben een manier bedacht om edelmetalen nanodoosjes, -bolletjes en –buisjes gecontroleerd uit te hollen. Handig voor toepassingen die variëren van katalyse tot medicijnverpakkingen, suggereren ze in Science.

Het proces van Victor Puntes (Universitat Autònoma de Barcelona) en collega’s is een combinatie van galvanische reacties en het zogeheten Kirkendall-effect, dat de grens tussen twee metaallagen laat opschuiven.

Op nanoschaal gaan die effecten een stuk harder dan wanneer je met grotere stukken metaal werkt. De verdienste van dit onderzoek zit dan ook voornamelijk in de procesbeheersing, oftewel in het zorgen dat je na het etsen nog materiaal overhoudt.

Je begint met een massief nanoblokje zilver. Dat coat je eerst met een laagje goud door het te behandelen met een oplossing van goudchloride; de goudionen vullen hierbij hun elektronenvoorraad aan ten koste van het zilver.

Het goudlaagje is in principe ongevoelig voor oxidatie. In de praktijk zitten er echter altijd wel een paar poriën in. Dus als je de gecoate nanodeeltjes behandelt met een stof die zilver oxideert, dan worden ze van binnenuit uitgehold op een manier die sterk aan tandcariës doet denken.

Om dit in goede banen te leiden zijn veschillende hulpstoffen nodig; voor de details verwijzen wij gaarne naar de Science-publicatie.

Vervolgens ontstaat aan de binnenkant ook weer een goudlaagje, zodat je een hol zilveren deeltje overhoudt dat zowel van binnen als van buiten met goud is gecoat. En dan treedt het Kirkendall-effect in werking: omdat zilver gemakkelijker een goudlaag in diffundeert dan omgekeerd, ontstaan nieuwe holtes in het zilver. Het eindresultaat is een dubbelwandig nanodeeltje.

In de praktijk blijven in het hart van het deeltje vaak nog wat zilverrandjes staan, zodat je vooral gecompartimenteerde dubbelwandige nanodeeltjes krijgt. Hoe die compartimenten er precies uitzien, lijkt vooral een kwestie van toeval, al zeggen de Catalanen dat (bewust?) niet hardop.

bron: BBC News, Institut Català de Nanotecnologica