Tien miljoen zwevende deeltjes worden bloem

Foto Ahmet Demirörs

Het lijkt goochelen: een team chemici van Northwestern University in de Verenigde Staten laat structuren ‘groeien’ uit deeltjes die in een vloeistof zweven. Ogenschijnlijk spontaan. Alsof 10 miljoen deeltjes zich zomaar rangschikken tot ordelijke structuren op een vlak van 2 bij 2 centimeter.

Zo is het natuurlijk niet: het geheim is een ‘magnetische mal’. Die werd gemaakt door de vloeistofbak op een magneet te zetten. En door bovendien op de bodem van de bak een plaat met nikkelstructuren te leggen.

De nikkelstructuren stellen het magneetveld bij: versterken of verzwakken het op de micrometerschaal. Grotere deeltjes die door de vloeistof zweven (colloïden) laten zich vervolgens door die variaties beïnvloeden.

Simpel gezegd: paramagnetische deeltjes (zwak magnetiseerbaar) bewegen naar het nikkel (relatief sterk magneetveld) toe. Diamagnetische deeltjes (amper magnetiseerbaar) landen juist op nikkelloze plekken. Zo maakte het team bijvoorbeeld ‘bloemen’ – met ‘paramagnetisch harten’, en ‘diamagnetische blaadjes’.

Natuurlijk is het nog iets ingewikkelder. Zo bepaalt de grootte van de deeltjes mede waar ze landen. Hoe dan ook, in het krachtenspel zijn zelfs nano-goudstaafjes en levende (diamagnetische) bacteriën te manipuleren.

Omdat het magneetveld omhoog reikt, kon het team bovendien driedimensionale structuren bouwen. Zoals koepeltjes, geïnspireerd op de Blauwe Moskee in Istanbul in het land van herkomst van eerste auteur Ahmet Demirörs. En zoals de groene quasikristallen hierboven.

In de toekomst kunnen met deze methode nieuwe materialen worden ontworpen, schreef het team gisteren in de online editie van Nature.

    • Margriet van der Heijden