Radboud Universiteit Nijmegen


!!! NU MET BIJLAGE !!! Excuses voor de overlast, maar bij het eerder verzonden bericht had natuurlijk een persbericht moeten zitten, in de bijlage... Bij dezen alsnog.

Persbericht

Pb 06 - 139

Nijmegen, 27 november 2006

EMBARGO TOT DONDERDAGAVOND 30 NOVEMBER 21:00 CET

Science: Radboud lowtechmethode voor nanoprecisie
Van koffiekringen en kleurenlijntjes

Kleurstofmoleculen springen met miljoenen tegelijk keurig in het gelid als de vloeistof om hen heen verdampt. Wat achterblijft is een strak patroon van parallelle lijntjes dat als basis kan dienen voor bijvoorbeeld een LCD. Het is voor het eerst dat zo'n patroon spontaan uit kleine moleculen werd gevormd. Dat er lijnen van slechts een molecuul dik ontstonden, én dat het patroon zich millimeters ver uitstrekt, is ook nieuw. Science publiceert de ontdekking van Hans Elemans van het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit Nijmegen op 1 december.

Nanowetenschappers in Nijmegen hebben ontdekt hoe een regelmatig geordend oppervlak gemaakt kan worden van kleine chemische bouwstenen. De regelmaat strekt zich uit over enkele vierkante millimeters. De schaal is verrassend: eerdere methoden leverden regelmaat op van hooguit 10 vierkante micrometer. Bovendien is dit het eerste voorbeeld met kleine moleculen: de onderzoekers gebruikten kleurstofporfyrines. Voorbeelden daarvan zijn bladgroen en hemoglobine, dat ons bloed rood kleurt. De moleculen lijken op ronde, platte schijfjes.

De onderzoekers maken de structuur door simpelweg een oplossing van de moleculen op een plaatje mica te laten opdrogen. Hans Elemans, chemicus bij het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit en coördinator van NanoLab Nijmegen, legt het uit: "Stel je voor dat in een grote regenbui miljoenen en miljoenen damstenen over Nederland worden uitgestort. Daarna wordt het droog en dan blijken de damstenen keurig op een rij te zijn gaan liggen. Helemaal van Nijmegen naar Amsterdam. En 65 meter verder ligt weer zo'n lijn, en dat over het hele land."

Sturing
De structuur bestaat uit nanometerdunne lijnen van miljoenen damsteenvormige kleurstofmoleculen die netjes, op regelmatige afstand parallel liggen. De lijnen zelf zijn tot een millimeter lang. "De precisie is enorm," zegt Elemans, "Mijn promovendus Richard van Hameren en ik zagen hooguit een afwijking van vijf procent in de afstand tussen de lijnen." Door de snelheid van het droogproces te variëren ontstaan lijnen van 1 molecuul dik, of juist wat dikkere, waarbij in dat geval de onderlinge afstand groter is. Ook blijkt het plaatje waarop de structuur neerslaat de dimensies te beïnvloeden: glas geeft dikkere lijnen dan mica.

Het mechanisme waardoor de lijnen worden gevormd is complex. Het proces lijkt op het opdrogen van een koffievlek. Alleen, in het geval van de porfyrines zijn de moleculen zo ontworpen dat ze tijdens dat opdrogen op een rij tegen elkaar gaan liggen en op die manier door relatief zwakke interacties toch lange lijnen vormen.

Toepassen
Voor technologische toepassingen - zoals een harde schijf in een computer - is grote behoefte aan fijne rasters. Die worden nu gemaakt door materiaal weg te etsen of te poetsen. In vaktaal: de top-downmethode. Daar zit een grens aan: veel fijner en preciezer kan er met de top-downaanpak niet worden gewerkt. Er wordt dan ook veel verwacht van bottom-upmethoden zoals deze, waarbij spontaan een structuur uit simpele losse onderdelen wordt gecrëeerd. Met name het feit dat door het eenvoudig indrogen van een druppel op een oppervlak binnen vijf seconden bijzonder regelmatige patronen verkregen kunnen worden is een revolutionaire ontwikkeling. Maar werken deze nanokleurenribbels ook voor technologische toepassingen? Elemans kan dat inmiddels bevestigen voor LCD's: de vloeibare kristallen die voor zo'n display nodig zijn, richten zich gewillig naar de kleurenribbels. "Nu maken ze het substraat voor een LCD-scherm door een materiaal te poetsen met een lap fluweel of een borstel. Dat werkt maar matig: er moeten veel LCD's weggegooid worden door fouten in de ondergrond. Dankzij onze techniek kan dat straks veel efficiënter."

Noot voor de pers

'Macroscopic, hierarchical patterning of porphyrin trimers via self-assembly and dewetting', R. van Hameren, P. Schön, A. van Buul, J. Hoogboom, S.V. Lazarenko, J.W. Gerritsen, H. Engelkamp, P.C.M. Christianen, H.A. Heus, J.C. Maan, T. Rasing, S. Speller, A.E. Rowan, J.A.A.W. Elemans, R.J.M. Nolte Science 2006, 314, issue 5804
Al deze onderzoekers zijn verbonden aan het Institute for Molecules and Materials van de Radboud Universiteit.

Meer informatie:
Dr. Hans Elemans, j.elemans@science.ru.nl; 024 - 365 21 85.

Beeld:

Atomic force microscoop (AFM) afbeelding (25 x 25 micrometer) van een patroon van lijnen dat spontaan ontstaat na het indrogen van een oplossing van porfyrinemoleculen op mica. De lijnen zijn 1 molecuul dik (4.5 nanometer) en liggen zo'n 650 nanometer uit elkaar.

Het patroon is zo groot dat het ontstaan met een lichtmicroscoop kan worden gevolgd. Daar is een filmpje van gemaakt dat via http://www.orgchem.science.ru.nl/research/supramolecular/elemans_science.htm te bekijken is. (overnemen mag met vermelding J.Elemans, Radboud Universiteit Nijmegen). Ook stilstaand beeld in hoge resolutie is op deze pagina te downloaden.

VOX, het Nijmeegse universiteitsblad, maakte een reportage over het totstandkomen van deze wetenschappelijke publicatie. Elemans werd lange tijd gevolgd bij zijn pogingen om deze ontdekking gepubliceerd te krijgen. De reportage is voor achtergrondinformatie op te vragen bij de Wetenschapsredactie Radboud Universiteit Nijmegen, 024 361 6000 i.roggema@communicatie.ru.nl.


---- --