Nanoteknologer skaber små fodboldbolde

Nanoteknologer ved University of Twentes MESA+ forskningsinstitut har udviklet en metode, hvorved små polystyrenkugler, automatisk og under kontrollerede forhold, danner en næsten perfekt bold, der ser mistænkeligt ud som en fodbold, men omkring tusind gange mindre. Sfærerne organiserer sig på en sådan måde, at de nærmer sig den tættest mulige opstilling, kendt som 'nærmeste pakning af kugler'. Metoden giver nanoteknologer en ny måde at skabe små 3D-strukturer på.

Forskningen blev offentliggjort i denne uge i det førende videnskabelige tidsskrift Procedurer fra National Academy of Sciences ( PNAS ).

Metoden udviklet af videnskabsmænd fra University of Twente involverer at placere en dråbe vand indeholdende tusindvis af polystyrenkugler på en mikrometer i størrelse (tusind gange mindre end en millimeter) på en superhydrofob overflade. Da dråben får lov til at fordampe meget langsomt under kontrollerede forhold, bliver afstandene mellem kuglerne mindre og mindre, og overraskende nok danner de en meget organiseret 3D-struktur.

Det viste sig, at kuglerne organiserede sig af sig selv på en sådan måde, at den bold, de danner, nærmer sig den mest kompakte opstilling som muligt ('nærmeste pakke af kugler'), med 74 % af rummet fyldt af kuglerne. Som en fodbold, de strukturer, der dannes, er næsten perfekt sfæriske, bestående af et stort antal fly. Forskerne har derfor døbt deres materiale 'mikroskopiske fodbolde'. De minimale fodbolde er hundrede til tusind mikrometer i størrelse, indeholdende fra ti tusinde til så meget som en milliard af de små polystyrenkugler.

Forskningen i Twente har frembragt en ny metode til at skabe komplekse 3D-strukturer af denne art ved hjælp af selvmontering. Da forskerne er i stand til præcist at kontrollere antallet af polystyrenkugler og fordampningshastigheden, de kan bestemme slutproduktets struktur med stor præcision. Metoden giver således nanoteknologer en ny måde at skabe små strukturer effektivt. De kunne efterhånden bruges f.eks. til medicinske formål og i fødevareindustrien.