Utrechtse onderzoekers jongleren met drie maten bolletjes
Voor het eerst is het gelukt om een suspensie, die bolvormige deeltjes in drie verschillende formaten bevatte, te laten uitkristalliseren tot een ternair colloïdaal kristal. De groep van de Utrechtse hoogleraar Daniel Vanmaekelbergh presenteert deze wereldprimeur op de website van Angewandte Chemie.
Dergelijke colloïdale kristallen ontstaan soms wanneer je een suspensie laat uitdrogen. Ze zijn qua structuur te vergelijken met kristallen die uit losse atoomkernen bestaan. Alleen is die structuur uitvergroot naar nanometer- of soms zelfs micrometerschaal. En tot nu toe lukte het alleen om binaire kristallen te maken met deeltjes in twee maten, terwijl atomaire kristallen gemakkelijk uit drie verschillende soorten atomen kunnen bestaan.
In Utrecht is het nu dus wél gelukt om drie maten deeltjes tot één kristal samen te voegen. Die deeltjes waren zelf atomaire kristallen: CdSe-nanokristallen met een diameter van 5,8 nm en PbSe-kristallen in twee maten: 12,1 en 7,9 nm. Het ternaire colloïdale kristal (in feite een dunne kristallijne film) ontstond toen men een mengsel van de drie suspensies liet uitdrogen onder een transmissie-elektronenmicroscoop.
Nader onderzoek met die TEM-microscoop leerde dat de structuur exact overeenkwam met die van het atomaire kristal ALMgB4.
Het onderzoek geeft mogelijk een antwoord op de vraag hoe colloïdale kristallen überhaupt kunnen ontstaan. Bij atomaire kristallen is de aantrekkingskracht tussen positief en negatief geladen ionen vaak de drijfveer, maar bij colloïdale deeltjes kun je daar niet op rekenen. Mogelijk gaat het daar puur om verhoging van de entropie. Wat tot nu toe aan binaire structuren is aangetroffen, had een nog hogere dichtheid en entropie dan de kristallen die je zou hebben gekregen als de deeltjes gescheiden van elkaar waren uitgekristalliseerd.
Computersimulaties tonen aan dat voor het ternaire kristal iets dergelijks geldt.
Of de ternaire kristallen ook praktisch toepasbaar zijn, bijvoorbeeld in ‘metamaterialen’ met bijzondere fysische eiegenschappen, durft Vanmaekelbergh nog niet te zeggen.
bron: Universiteit Utrecht
Nog geen opmerkingen