ENGINEERINGNET.BE - In de materiaalkunde maken onderzoekers al ruim een eeuw onderscheid tussen kristallijn en amorf. Kristallen, zoals zout of diamant, hebben een strak herhalend patroon van atomen. Amorf materiaal, zoals glas, mist die orde.
“Dat onderscheid gebruiken we dagelijks”, zegt onderzoeker Mark Huijben van UTwente. “We nemen vaak aan dat orde of wanorde een eigenschap van het hele materiaal is. Ons werk laat zien dat het ook een kwestie van richting kan zijn.”
Het nieuwe materiaal bestaat uit extreem dunne lagen zonder herhalend patroon in het vlak. Amorf dus. Maar die lagen liggen wel perfect periodiek op elkaar gestapeld. Kijk je naar het vlak van zo’n laag, dan zie je chaos. Kijk je loodrecht op de stapel, dan zie je orde tussen alle lagen.
Mede-onderzoeker André ten Elshof vergelijkt het met een stapel papier: “Elk vel kan willekeurig beschreven zijn. Van bovenaf zie je geen patroon.
Maar de stapel zelf ligt kaarsrecht. Dat is wat we hier op atomaire schaal zien.”
Maar hoe bewijs je dat er niet ergens toch een herhaling verstopt zit? Met een elektronenmicroscoop brachten de onderzoekers de posities van de atomen in beeld.
Om te testen of er op grotere schaal een regelmatige structuur aanwezig is, gebruikten ze ook röntgenstraling.
Een kristal verraadt zich daarbij door scherpe, vaste patronen in de verstrooiing van het röntgenlicht. Een amorf materiaal geeft juist diffuse signalen zonder vaste herhaling.
In dit materiaal zagen de onderzoekers beide tegelijk: scherpe signalen in één richting en diffuse patronen in de andere twee.
“We wilden absoluut zeker weten dat we geen subtiele herhaling over het hoofd zagen”, zegt Ten Elshof. “Nu kunnen we aantonen dat dit ook echt bewijsbaar is.”
“We dachten lang dat amorf en kristallijn twee uitersten waren”, zegt Huijben. “Dit materiaal laat zien dat ze in één structuur kunnen samenkomen.” Daarmee verschuift de klassieke tweedeling tussen orde en chaos. Die blijkt geen harde scheidslijn, maar een kwestie van perspectief.
“Veel nieuwe materialen hebben eigenschappen gebaseerd op structuren die zich tussen amorf en kristallijn bevinden”, zegt Ten Elshof. “Dit nieuwe inzicht helpt bij het optimaliseren van prestaties voor de gewenste toepassingen.”
