Connecting the dots

Hoe nanodeeltjes oppervlakken veranderen

Het onderzoek in dit proefschrift beschrijft een fysieke manier om nanodeeltjes (NP's) te produceren. De condensatiemethode met inert gas met magnetronsputteren produceert NP's uit verschillende samenstellingen met één en meerdere elementen. De juiste fabricage van een monodisperse NPs-straal met controle op ware grootte in het nanometerbereik (een nanometer is een miljoenste millimeter), gecombineerd met motief- en compositiecontrole, opent veel nieuwe, voorheen onmogelijke kansen voor het maken van bijvoorbeeld nieuwe katalysator of Quantumdots.

De verschillende oppervlakken die door Gert tenBrink met deze verschillende NP's zijn gecoat, vertonen een ander bevochtigingsgedrag dan de bulkversie van hetzelfde materiaal. Deze ruwe oppervlakken op nanoschaal dienen als modelsystemen voor intrigerend bevochtigingsgedrag dat in de natuur wordt aangetroffen.

Oppervlakken bedekt met verschillende gradaties van NP's vertoonden gedrag dat in tegenspraak is met de bekende modellen van bevochtiging, zoals die in 1805 zijn uitgewerkt door T. Young en later werden aangepast voor echte oppervlakken door Wenzel en Cassie Baxter. Het hydrofobe, maar sterke bevochtigingsgedrag (bekend als het rozenblaadjeseffect) van intrinsiek hydrofiel materiaal verklaart Ten Brink door het vastzetten van de drievoudige waterlijn door de vele kleine toppen van deze NP's.

Bij het bevochtigen van oppervlakken speelt oppervlaktechemie een cruciale rol. Schone oppervlakken zijn nodig om het intrinsieke gedrag van een (schoon) oppervlak en de daaruit voortvloeiende rol van oppervlakteverontreiniging, zoals luchtgedragen koolwaterstof, te begrijpen. Verontreiniging kan worden verwijderd door een UV-ozonbehandeling.

Bovendien is de veroudering van zilver NP's onderzocht. De veroudering van NP's leidt tot een toename van de grootte van de NP's, waardoor de bevochtigende eigenschappen ervan worden aangetast. Deze veroudering wordt ook geassocieerd met de aanwezigheid van (aanvankelijk onzichtbare) zilver-adatomen, losse atomen die op het kristaloppervlak liggen en overblijfselen zijn van het sputterproces. Deze adatoms zijn door Ten Brink zichtbaar gemaakt via de UV-Ozon behandeling, en de beeldvorming was alleen mogelijk met de huidige state-of-the-art STEM.

Gert ten Brink voerde zijn promotieonderzoek uit bij de afdeling Nanostructured Materials and Interfaces van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering via RUG en UMCG. Hij werkt nu als onderzoekstechnicus bij de RUG/ZIAM

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/add4da14-0534-4fe1-938e-aca4dda8f57d