Buketter af nanoblomster med et gyldent strejf

Ved at bruge sfærer i nanostørrelse som udgangspunkt, forsker Juan Wang fra University of Twente (MESA+ Institute) skaber fascinerende strukturer, der kan have en bred vifte af former og funktionaliteter. De kan endda opnå et smukt blomsterlignende udseende med nanotråde forbundet med guld nanosfærer. De nye nanostrukturer kan designes til at detektere kemiske eller biologiske stoffer på deres overflade. De har unikke optiske egenskaber og kan også efterligne en biologisk overflade, der tiltrækker eller afviser vand.

Bygning med nanosfærer gør det muligt at tilføje funktionalitet trin for trin. Det enkleste udgangspunkt er en kugle lavet af silicaglas på et par hundrede nanometer i størrelse, mens slutresultatet kan være en kugle belagt med små guldkugler eller en med nanotråde, der stikker ud, ligner den kugleformede alliumblomst. Ved at kombinere kugler og skabe en 'rynket' overflade, en bio-inspireret overflade er mulig, der har de klæbrige karakteristika som et rosenblad, eller et lotusblads vandafvisende adfærd i stedet for.

Farvekode

Wang beskriver andre kraftfulde kombinationer. Da sfærerne kan fungere som fotoniske krystaller, reflekterer en bestemt lysfarve, i kombination, de kan danne et farve-"vandmærke", som ikke kan kopieres. I materialeanalyse, teknikken med overfladeplasmonresonans (SPR) bruges ofte i kombination med guldoverflader - det er derfor, gulddækkede kugler er så interessante. SPR virker ved at skinne lys på overfladen for at aktivere elektroner:Lokalt, det reflekterede lys giver information om stoffet oven på guldet. Kombination af SPR med den fotoniske krystaladfærd kan endda føre til materialeanalyse ved hjælp af en simpel farvescanning, hvor farveskiftet kan bruges som en indikation af de bundne stoffer, for eksempel, i diagnostik.

De blomsterlignende kugler forbundet af silica nanotrådene er guld på toppen, og har særlige befugtningsegenskaber. De kan bruges til at manipulere væsker, for eksempel, ved at adskille olie og vand, eller som en grundlæggende komponent i mikroreaktorer.

Bottom-up nanofabrikation

Wangs tilgang til nano-fremstilling er typisk bottom-up:Hun starter med en grundlæggende komponent og tilføjer funktionalitet ved at tilføje nye partikler med forskellige længdeskalaer. I de fleste nanofremstillingsteknikker, strukturerne er dannet ved at fjerne materiale ved ætsning, tilføje et nyt lag, igen ætser mønstre i det nye lag, og så videre. Den nye, bio-inspireret tilgang tilføjer en kraftfuld platform til områder som mikrofluidik, fotonik og materialeteknik.