bloem

Wetenschappers van de Harvard University hebben prachtige bloemen ‘gekweekt’. Niets bijzonders, zult u zeggen. Ware het niet dat het om zichzelf vormende nano-bloemetjes gaat. Ze zijn prachtig, maar euh…zouden ze ook lekker ruiken?

Om de bloemen te vormen, gingen onderzoekers aan de slag met kristallen. Nu worden kristallen doorgaans niet geassocieerd met de organische vormen die u in uw tuin aantreft. In plaats daarvan denken we bij kristallen vaak aan vierkante, scherpe vormen. De onderzoekers brengen daar verandering in. Zij hebben namelijk een manier ontdekt om het groeigedrag van de kristallen zo te beïnvloeden dat dit uitmondt in vloeiende vormen.

Deze tulp heeft zichzelf gevormd. Het enige wat onderzoekers gedaan hebben, is de omstandigheden waaronder de kristallen tot stand kwamen, manipuleren. Afbeelding: Wim L. Noorduin.

Deze tulp heeft zichzelf gevormd. Het enige wat onderzoekers gedaan hebben, is de omstandigheden waaronder de kristallen tot stand kwamen, manipuleren. Afbeelding: Wim L. Noorduin.

Hoe werkt het?
Een kristal ontstaat wanneer moleculen of atomen zich verzamelen. Om zo’n kristal te vormen, laten onderzoekers een glazen oppervlak in een bakje met daarin water, bariumchloride en natriumsilicaat zakken. Zodra koolstofdioxide aan dit mengsel wordt toegevoegd, ontstaat een chemische reactie die leidt tot de totstandkoming van een kristal. Door de hoeveelheid koolstofdioxide te laten variëren, verandert de chemische reactie en dus ook het product dat daaruit voortkomt: de kristallen. “Als je iets wilt veranderen, hoef je alleen maar de omstandigheden waaronder de reactie plaatsvindt te manipuleren,” legt onderzoeker Wim Noorduin uit. “Zo geef je de objecten vorm terwijl ze groeien.” Wanneer de concentratie koolstofdioxide bijvoorbeeld wordt vergroot, ontstaat een structuur met brede ‘bladeren’.

Foto: Wim L. Noorduin.

Foto: Wim L. Noorduin.

Bloemen voor Lincoln
Op deze manier hebben de onderzoekers al heel wat verschillende bloemen op nanoschaal gecreëerd. Sterker nog: ze hebben zelfs een bloemenveldje laten verrijzen voor de stoel van president Lincoln op een muntstuk van één cent. “Wanneer je door de elektronenmicroscoop kijkt, voelt het een beetje alsof je in de oceaan duikt en enorme velden met koraal en sponzen ziet,” vertelt Noorduin. “Soms vergeet ik gewoon foto’s te maken, omdat het zo leuk is om het landschap te verkennen.”

Foto's: Wim L. Noorduin.

Foto’s: Wim L. Noorduin.

Maar welk doel hebben de wetenschappers nu precies voor ogen met hun nano-bloemen? “De laatste 200 jaar vragen mensen zich al geïntrigeerd af hoe complexe vormen in de natuur geëvolueerd zijn. Dit onderzoek helpt ons te laten zien wat mogelijk is door alleen maar enkele chemische veranderingen in de omgeving door te voeren.” “Wij willen biologische systemen bestuderen en achterhalen wat zij wel kunnen en wat wij niet kunnen en dat vervolgens gebruiken om bestaande technologieën te verbeteren of nieuwe technologieën te creëren,” voegt onderzoeker Joanna Aizenberg toe. “Wij willen bouwen zoals organismen dat doen.”