Vloeiende nanoribbels voor het eerst in beeld
21 maart 2006 door M&C TNWOnderzoekers van de TU Delft hebben meer licht geworpen op de vorming van zeer kleine structuren, zoals nanoribbels, op oppervlakken. Deze zijn belangrijk omdat ze wellicht zijn te gebruiken als mal voor de groei van andere nanostructuren. Deze week publiceert het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters een artikel over het Delftse onderzoek.
Het beschieten van een glasoppervlak met ionen kan opmerkelijke
geometrische structuren veroorzaken. Voorbeelden daarvan zijn patronen
van ribbels of driehoekjes. Geometrische structuren, zoals deze
nanoribbels, die ontstaan door beschieting van een oppervlak met een
ionenbundel, worden door wetenschappers bestudeerd vanwege de
mogelijkheid deze structuren te gebruiken als mal voor de groei van
andere specifieke nanostructuren. Dit vereist uiteraard wel eerst een
goed begrip van het ontstaan en de evolutie van zulke geometrische
structuren.
Het ontstaan van de ribbelpatronen is vijftien jaar geleden
wetenschappelijk verklaard. Het blijkt dat het beschoten oppervlak snel
slijt. De erosie is op bepaalde plekken (in de dalen van de ribbels)
sterker dan elders, waardoor deze steeds dieper worden.
Maar de groei van de nanoribbels gaat niet onbeperkt door. Door de
beschieting wordt het toplaagje van het materiaal vloeibaar zodat er
materiaal stroomt van de toppen naar de dalen.
Tot nu toe heeft niemand deze stroming ooit waargenomen, alleen het
uiteindelijke resultaat ervan: de deels weer opgevulde ribbelpatronen.
Dr. Paul Alkemade, onderzoeker bij het Kavli Institute of Nanoscience
van de TU Delft, heeft deze stroming nu voor het eerst werkelijk kunnen
zien. Dit gebeurde met een elektronenmicroscoop waarin een ionenbundel
is geplaatst.
Alkemade kon door deze waarneming tevens de theorie rond de vorming van
nanoribbels aanpassen. De gangbare gedachte was dat het ribbelpatroon
zich tegen de schuin invallende ionenbundel in zou bewegen. De
werkelijkheid bleek echter anders: de golven stromen mee in de richting
van de invallende ionen.
Dit is op het eerste gezicht een logische waarneming; het geheel lijkt
immers enigszins op watergolven die door de wind worden voortgestuwd.
Toch gaat deze vergelijking niet op want de kracht van de
binnendringende ionen is zeer klein ten opzichte van de
oppervlaktespanning van het glas.
Alkemade: ''Mijn verklaring is dat de hellingen die gekeerd zijn naar de
inkomende ionenbundel, meer energie absorberen dan de tegenoverliggende
hellingen. Dit veroorzaakt in het eerste type hellingen een hogere druk,
waardoor er materiaal wegstroomt over de top of door het dal naar de
tegenoverliggende helling. Het gevolg is dat het ribbelpatroon zich
verplaatst met de richting van de invallende bundel mee.''
Nadere informatie:
Voor meer informatie over dit onderwerp kunt u contact opnemen met Dr.
Paul Alkemade: tel. 015-2785979, e-mail:
p.f.a.alkemade@tudelft.nl
Een filmpje van de nanoribbels kunt u bekijken op:
