Uit twee typen deeltjes maakten onderzoekers van IBM met collega’s van twee Amerikaanse universiteiten een driedimensionaal magneto-optisch materiaal.
Binnen de nanotechnologie vormt de combinatie van materialen die doorgaans onverenigbare eigenschappen combineren een grote belofte. Nadat eerder al tweedimensionale patronen van deeltjes waren vervaardigd, hebben IBM-onderzoekers met collega’s van Columbia University en de University of New Orleans nu een driedimensionaal ‘metamateriaal’ vervaardigd. Deeltjes ijzeroxide en loodselenide zijn daarin regelmatig gerangschikt en vormen, schrijven ze in Nature, zo een materiaal dat interessante optische en magnetische eigenschappen heeft.

De bouwstenen van het nieuwe materiaal zijn klein. De ijzeroxidedeeltjes bevatten zo’n zestigduizend atomen en hebben een doorsnede van elf nanometer. De loodselenidedeeltjes zijn een stuk kleiner. Die hebben een doorsnede van zes nanometer en bevatten drieduizend atomen. Vanuit een vloeistof organiseerden de deeltjes zich tot een regelmatig bouwwerk, waarbij binnen het rooster van ijzeroxidedeeltjes clusters van loodselenidekorreltjes voorkomen. Afhankelijk van de omstandigheden ontstonden daarbij drie verschillende driedimensionale patronen. Deze regelmatige rangschikkingen zijn essentieel als je een materiaal wil verkrijgen waarvan de eigenschappen voorspelbaar zijn.

Infrarood

Loodselenide is een halfgeleidermateriaal dat zich laat beïnvloeden door infrarood licht. Het komt voor in infrarooddetectoren. Dit materiaal kan zo worden aangepast dat het gevoelig is voor zeer specifieke golflengten. IJzeroxide is vooral bekend als het materiaal dat onder invloed van magneetvelden in tapes en disks informatie magnetisch vastlegt.

‘Prentenboeken geven een ­vertekend beeld van biodiversiteit’
LEES OOK
‘Prentenboeken geven een ­vertekend beeld van biodiversiteit’

De precieze eigenschappen en toepassingsmogelijkheden van het materiaal zijn nog niet uitgezocht. De hoop is dat via een magneetveld dat het ijzeroxide beïnvloedt, de optische gevoeligheid van de loodselenideclusters zich laat beïnvloeden. Voorzichtig noemt IBM al het terrein van quantumcomputing als een toepassingsgebied. “Wat ons het meest opwindt”, verklaart IBM-nano-onderzoeker Christoper Murray, “is dat we met deze modulaire assemblagemethode vrijwel alle denkbare materialen kunnen samenbrengen.” Een nieuwe stap is gezet in de industriële evolutie.