ENGINEERINGNET.BE - Kunstmatige kristallen kunnen bijvoorbeeld bijzondere mechanische eigenschappen hebben of licht manipuleren. Ook kun je er 3D-elektronica mee maken.
Het principe van zelf-assemblage betekent dat bouwstenen zichzelf ordenen tot een kristal. Dat kan bijvoorbeeld door het oplosmiddel waarin de deeltjes aanwezig zijn, te laten verdampen.
UTwente onderzocht in hoeverre je voor zelf-assemblage gebruik kunt maken van de magnetische interactie. Hiervoor zijn deeltjes gemaakt met verschillende vormen die een magnetische noord- en zuidpool hebben.
Vervolgens lieten de onderzoekers deze deeltjes los in een opwaartse waterstroom, die de zwaartekracht compenseert en turbulent is. De deeltjes krijgen daardoor te maken met verstorende krachten en gaan samen op zoek naar situaties die energetisch optimaal zijn.
De richting van magnetische energie werkt soms mee of soms tegen bij het creëren van een bepaalde vorm. De deeltjes in de experimenten kregen een voorkeursrichting mee. De energie is te sturen door de vorm van het omhulsel om de magneet (zelf van neodymium-ijzer-boor) te variëren.
Er werden drie situaties bestudeerd: de energie voor de parallelle richting was gelijk aan die van de antiparallelle, de eerste was twee keer zo groot of juist de helft.
Is de parallelle energie groter dan de antiparallelle, dan neigen alle vormen naar een 1D rechte lijn. Behalve een lijn van bolletjes, die bij voldoende bolletjes kan sluiten in een ring.
Is de voorkeursrichting antiparallel, dan vormen zich 2D ‘platen’. Bij gelijke parallelle en antiparallelle energie, klonten de bolletjes samen: de cilinders vormen regelmatige 3D kristallen en de kubusjes laten nog een combinatie van vormen zien.
Hoewel de cilinder de beste kandidaat lijkt, blijven de structuren die met bolletjes worden gevormd, langer intact in de waterstroom: minutenlang in plaats van seconden. De onderzoekers vermoeden dat dit komt doordat bolletjes minder gevoelig zijn voor kleine afwijkingen die de krachten tussen de magneten doen afnemen.
De experimenten zijn uitgevoerd met deeltjes die millimeter afmetingen hebben. Plan is om de experimenten ook met micrometer-afmetingen te doen. Dat kan met de fabricagetechnieken die ook worden gebruikt voor magnetic random access memories (MRAM).
Via zelf-assemblage zijn dan bijvoorbeeld ringvormige magnetische geheugens te maken. De onderzoekers verwachten ook dat het principe voor een elektrische dipool hetzelfde is, zodat ook fotonische kristallen en 3D-elektronica tot de mogelijkheden behoren.
