Vloeiende nanoribbels voor het eerst in beeld
Onderzoekers van de TU Delft hebben meer licht geworpen op de vorming van zeer kleine structuren, zoals nanoribbels, op oppervlakken. Deze zijn belangrijk omdat ze wellicht zijn te gebruiken als mal voor de groei van andere nanostructuren. Deze week publiceert het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters een artikel over het Delftse onderzoek.
Het beschieten van een glasoppervlak met ionen kan opmerkelijke geometrische structuren veroorzaken. Voorbeelden daarvan zijn patronen van ribbels of driehoekjes. Geometrische structuren, zoals deze nanoribbels, die ontstaan door beschieting van een oppervlak met een ionenbundel, worden door wetenschappers bestudeerd vanwege de mogelijkheid deze structuren te gebruiken als mal voor de groei van andere specifieke nanostructuren. Dit vereist uiteraard wel eerst een goed begrip van het ontstaan en de evolutie van zulke geometrische structuren.
Het ontstaan van de ribbelpatronen is vijftien jaar geleden wetenschappelijk verklaard. Het blijkt dat het beschoten oppervlak snel slijt. De erosie is op bepaalde plekken (in de dalen van de ribbels) sterker dan elders, waardoor deze steeds dieper worden.
Maar de groei van de nanoribbels gaat niet onbeperkt door. Door de beschieting wordt het toplaagje van het materiaal vloeibaar zodat er materiaal stroomt van de toppen naar de dalen.
Tot nu toe heeft niemand deze stroming ooit waargenomen, alleen het uiteindelijke resultaat ervan: de deels weer opgevulde ribbelpatronen. Dr. Paul Alkemade, onderzoeker bij het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft, heeft deze stroming nu voor het eerst werkelijk kunnen zien. Dit gebeurde met een elektronenmicroscoop waarin een ionenbundel is geplaatst.
Alkemade kon door deze waarneming tevens de theorie rond de vorming van nanoribbels aanpassen. De gangbare gedachte was dat het ribbelpatroon zich tegen de schuin invallende ionenbundel in zou bewegen. De werkelijkheid bleek echter anders: de golven stromen mee in de richting van de invallende ionen.
Dit is op het eerste gezicht een logische waarneming; het geheel lijkt immers enigszins op watergolven die door de wind worden voortgestuwd. Toch gaat deze vergelijking niet op want de kracht van de binnendringende ionen is zeer klein ten opzichte van de oppervlaktespanning van het glas.
Alkemade: 'Mijn verklaring is dat de hellingen die gekeerd zijn naar de inkomende ionenbundel, meer energie absorberen dan de tegenoverliggende hellingen. Dit veroorzaakt in het eerste type hellingen een hogere druk, waardoor er materiaal wegstroomt over de top of door het dal naar de tegenoverliggende helling. Het gevolg is dat het ribbelpatroon zich verplaatst met de richting van de invallende bundel mee.'
Nadere informatie:
Voor meer informatie over dit onderwerp kunt u contact opnemen met Dr. Paul Alkemade: tel. 015-2785979, e-mail:
Technische Universiteit Delft