Tien miljoen zwevende deeltjes worden een bloem

Foto Ahmet Demirörs

Redacteur natuurwetenschap

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 daardoor beïnvloeden.

Simpel gezegd: zwak magnetiseerbare deeltjes bewegen naar het nikkel (relatief sterk magneetveld) toe. Amper magnetiseerbare deeltjes landen juist op nikkelloze plekken. Zo maakte het team bijvoorbeeld bloemen en blaadjes. De bloemvormige quasi-kristallen op de foto links bijvoorbeeld zijn met een magnetische mal in een vloeistof ‘opgekweekt’.

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 bacteriën te manipuleren.

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

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