Soort zoekt soort op nano-niveau

Mengsels van verschillende gevormde kleine moleculen of nanodeeltjeshebben de neiging om zich gedeeltelijk te ontmengen. Je krijgt clusters waar maar één vorm in zit, zo voorspellen onderzoekers van Washington University in St. Louis (VS) aan de hand van computersimulaties.

Het in het tijdschrift Langmuir beschreven computermodel is uiterst simpel, en doet sterk denken aan het roemruchte computerspelletje Tetris. Het maakt gebruik van de zeven verschillende vormen (‘tetromino’s’) uit dat spel, elk opgebouwd uit vier blokjes.

Via zogeheten Monte Carlo-simulaties lieten de onderzoekers grote aantallen van verschillende tetromino’s neerkomen op een oppervlak, en keken hoe ze zich ordenden. Het patroon was puur een kwestie van entropie want onderlinge aantrekkings- of afstotingsreacties zaten niet in het model.

Conclusie: in een ‘pure vloeistof’met maar één tetrominotype zie je een neiging tot oriëntatie: de vormen (voor zover ze niet vierkant zijn) gaan allemaal ongeveer dezelfde kant op liggen. Werk je met twee of meer verschillende tetromino’s dan zie je dat gedrag ook. Maar wat dan meer opvalt is dat identieke vormen elkaar opzoeken en dat je een zekere mate van ontmenging krijgt. Dat laatste treedt op bij alle 21 mogelijke combinaties van twee tetromino’s, en ook bij mengsels met drie of meer vormen.

Onduidelijk is nog in hoeverre dit model een goede weergave is van de werkelijkheid. Een ding klopt alvast niet: bij alle 21 binaire mengsels blijkt het volume groter te zijn dan de optelsom van de twee ‘zuivere’ stoffen. Terwijl in het echt het mengvolume net zo goed kleiner kan zijn: mengsels van water en ethanol zijn het bekendste voorbeeld.

bron: Washington University