Zie Nieuws

Boeket nanobloemen met een gouden randje

Met bolletjes, een paar honderd nanometer in doorsnee, als startpunt, bouwt Juan Wang van de Universiteit Twente (MESA+ Instituut) bijzondere nieuwe structuren met verschillende vormen en bijbehorende functies. Ze kunnen bijvoorbeeld de gedaante krijgen van bloemen of 'kikkerdril'. De fraaie nanostructuren zijn te gebruiken om biologische of chemische stoffen te detecteren. Ze hebben unieke, niet na te maken, optische eigenschappen. En ze kunnen een biologisch oppervlak nabootsen, waaraan druppels vastkleven of juist gemakkelijk vanaf rollen.

Het bouwen met nanobolletjes maakt het mogelijk om, stap voor stap, functies toe te voegen. Het begint allemaal met een nanobolletje van silica, terwijl uiteindelijk het boloppervlak bedekt kan zijn met nog kleinere bolletjes van bijvoorbeeld goud. Of er kunnen nanodraadjes uitsteken die aan hun uiteinde weer verbonden zijn: ze hebben iets weg van de ‘Allium’ bolvormige bloemen. Door een oppervlak van bolletjes juist ‘kreukelig’ te maken, kan het model staan voor een biologisch oppervlak waaraan druppels sterk hechten, zelfs als het op de kop wordt gehouden, zoals een rozenblaadje. Of dat juist hydrofoob is als een Lotusblad.

Kleurscan

In haar proefschrift beschrijft Wang verschillende krachtige combinaties. De bolletjes kunnen bijvoorbeeld fotonische kristallen vormen die een specifieke kleur licht reflecteren. Zo kunnen ze samen een ‘watermerk’ vormen dat niet te kopiëren is. Een van belangrijke redenen waarom goud zo interessant is als voor bolletjes, is een detectietechniek die surface plasmon resonance (SPR) heet. Door de reflectie van licht te meten dat op het goudoppervlak valt, is te detecteren welke stoffen zich erop bevinden. Combineer je dit met de kleurreflectie , dan is de aanwezigheid van stoffen te detecteren door een kleurscan te maken.

De ‘bloemen’, met silica nanodraadjes die bovenaan verbonden zijn 'vastgeknoopt' met goud, hebben unieke ‘wetting’ eigenschappen: dat is de manier waarop je vloeistoffen ermee kunt manipuleren. Wang voorziet mogelijkheden in het scheiden van water en olie. Ook in chemische reacties op microschaal, in microreactoren, kunnen deze fraaie structuren een rol spelen.

'Bottom-up' fabricage

Wang’s benadering wijkt af van reguliere nanofabricage, doordat zij start met een bolletje als basiselement en daaraan steeds iets toevoegt. Nanostructuren worden meestal juist gemaakt door materiaal wég te halen door te etsen, daarop bijvoorbeeld weer een ander materiaal aan te brengen waarin een patroon wordt aangebracht door opnieuw te etsen. Dankzij de bio-inspired benadering van Wang ontstaat een krachtig nieuw platform voor onder meer microfluidica, fotonica en materiaalkunde. De klassieke benadering is top-down, de methode van Wang is 'bottom-up'.




Juan Wang (1991, Baoji, China) heeft haar onderzoek uitgevoerd in de BIOS Lab-on-a-Chip groep, die deel uitmaakt van het MESA+ Institute van de UT, en aan de South China Academy of Advanced Optoelectronics (South China Normal University, Guangzhou). Zij promoveerde op 6 maart 2020 op het proefschrift ‘3D hierarchical particle assemblies with nanostructure-enabled functionalities’. Haar promotoren waren prof.dr. Jan Eijkel en prof.dr. LingLing Shui (South China Normal University). Co-promotor was prof.dr.ir. Loes Segerink.

ir. W.R. van der Veen (Wiebe)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)