TU Delft ontwikkelt superatomen | Technisch Weekblad
Nieuws

TU Delft ontwikkelt superatomen

Onderzoekers aan de TU Delft hebben een techniek ontwikkeld waarmee zij atoomclusters van zilver en andere metalen kunnen maken. Deze ‘superatomen’ van bijvoorbeeld 13 zilveratomen gedragen zich verrassend genoeg als losse atomen.

Deze techniek opent een hele nieuwe tak van chemie, beweert prof. Dr. Ir. Andreas Schmidt-Ott van de Technische Universiteit Delft, die samen met dr. Christian Peineke betrokken was bij de ontwikkeling van de techniek. De basis van deze techniek is een klein zilveren draadje dat net zo gedraaid is als de draad van een gloeilamp. Wanneer deze draad verhit wordt tot ongeveer 900 graden Celsius, vlak onder het smeltpunt van zilver, dan ontstaat er een damp van zilveratomen. Deze zwevende atomen kleven aan elkaar. Dit doen ze echter niet willekeurig, maar in specifieke klontjes van onder meer 9, 13, of 55 atomen. Klonten met deze hoeveelheden atomen blijken namelijk energetisch heel stabiel. Deze superatomen gedragen zich als enkelvoudige atomen, omdat zij elektronen hebben die zich in een baan om de gehele atoomcluster bewegen, in plaats van om de afzonderlijke atomen.

Om de superatomen vervolgens op te vangen, worden de deeltjes vervolgens met argongas door een condensator geleid. Wanneer hier vervolgens een spanning op wordt aangebracht, dan buigen de supermoleculen af, omdat ze een lichte positieve lading hebben. Hoe groter de atomen zijn, hoe meer weerstand ze ondervinden van het argongas en hoe minder ver ze afbuigen. Op deze manier is het voor de onderzoekers mogelijk om de atomen op grootte te selecteren door de spanning te veranderen.

Eerder al maakten Amerikaanse wetenschappers superatomen van aluminium met een andere techniek. Waar de Amerikanen echter niet in slaagden, was een voorraad van deze superatomen te creëren die groot genoeg en zuiver was. Dit is de twee onderzoekers van de TU Delft wel gelukt: hun superatomen van zilver zijn niet verontreinigd. Ironisch genoeg lag een verontreiniging van kalium in de zilveren gloeidraadjes hieraan ten grondslag. Het zijn de kaliumionen die de vervaardiging van de zuivere superatomen mogelijk maken. Zilver bevat altijd sporen van kalium. Wanneer de zilverdraad verhit wordt, laten de kaliumionen los en hechten zich aan de zilverclusters. Het is door deze kaliumionen dat de superatomen van zilver een licht positieve lading hebben. De stabiliteit en elektronische eigenschappen van de superatomen worden echter nauwelijks beïnvloed. De techniek moet ook toepasbaar zijn op andere metalen.

Over mogelijke toepassingen van superatomen wordt al druk gespeculeerd, onder andere door prof. Shiv Khanna van de Virginia Commonwealth University (VS), die de geestelijk vader van de aluminium superatomen is. Hij ziet zuivere aluminium superatomen onder andere al gebruikt worden als katalysators in brandstoffen en als supergeleidende kristallen.


 

Bron: Delft Integraal

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!