Diffusie op nanoschaal
17 augustus 2005
Zonder mechische kleppen te gebruiken gassen een bepaalde richting op
laten stromen. Dat is mogelijk door specifieke moleculen te gebruiken,
die deeltjes met nano-afmetingen doorlaten. Dit schrijven
NWO-onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam deze week in het
toonaangevende online wetenschapstijdschrift PNAS (Proceedings of the
National Academy of Sciences of the USA).
Om een gas een bepaalde richting op te sturen, worden mechanische
kleppen gebruikt. In een nanotechnologische toepassing kan het
belangrijk zijn dat materiaal in een bepaalde richting stroomt zonder
dat daar mechanische onderdelen voor nodig zijn. Dit vereist een
materiaal waarin de diffusie van de geadsorbeerde stoffen niet alleen
anisotroop is - de diffusiecoëfficiënt voor één bepaalde richting is
veel groter dan in een andere richting, maar ook dat deze anisotropie
omdraait als de omstandigheden veranderen.
David Dubbeldam heeft met moleculaire simulaties laten zien dat
bepaalde nanoporeuze moleculen deze eigenschappen hebben. Nanoporeuze
moleculen hebben 'gaten' en 'holtes' die deeltjes met nano-afmetingen
door kunnen laten. Bij bepaalde zeolieten verandert de
voorkeursrichting voor diffusie als functie van de druk. Bij lage druk
gaan de moleculen voornamelijk rechtdoor. Als de druk wordt verhoogd,
bewegen de moleculen zich voornamelijk zijwaarts.
Computer zoekt ideaal materiaal
Dubbeldam wil met zijn onderzoek antwoord geven op de vraag hoe de
structuur van een nanoporeus materiaal de diffusiecoëfficiënt van
geadsorbeerde moleculen verandert. Als het aantal moleculen in het
materiaal toeneemt, blijkt de diffusiecoëfficiënt soms toe te nemen.
Om te begrijpen waarom dit gebeurt, ontwikkelde de scheikundige
speciale moleculaire simulatietechnieken. Omdat deze simulaties
inzicht geven in het onderliggende diffusiemechanisme, kunnen de
onderzoekers via de computer materialen met bepaalde eigenschappen
zoeken.
Dit onderzoek wordt ondersteund door het NWO-gebied Chemische
Wetenschappen middels een PIONIER subsidie van prof. dr. ir. B. Smit.
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek