In 3D van kristal naar vloeistof
In de studie, die inmiddels is gepubliceerd in AdvancedMaterials, bekeek Schall samen met collega’s van het Van derWaals-Zeeman instituut en een wetenschapper van de University ofNorth Texas, hoe de atoomstructuur van een kristal, de vorm dieveel vaste stoffen kennen, overgaat in een vloeistof. Qua structuurverandert het atoom gedurende dit proces van vorm. Van zijlingsgestapelde kubussen gaat het atoom naar een rommelige hoeveelheidknikkers in een doos. Hoe vindt deze verandering plaats?
Het antwoord op die vraag is moeilijk te geven, omdat atomenzeer snel bewegen. Schall bootste daarom de overgang na metzogenoemde colloïdale deeltjes die duizend keer groter zijn danatomen en daardoor makkelijker waar te nemen zijn. Door het gebruikvan thermo-gevoelige colloïdale deeltjes kon hij grote colloïdalekristallen laten groeien die vergelijkbaar zijn met hun atomischetegenhanger.
Op die manier verkreeg Schall met een microscoopdriedimensionale beelden van de overgang van kristallen naarvloeistoffen op de schaal van de deeltjes. Deze beelden laten zienhoe de regelmatige structuur en symmetrie van de kristallenovergaat in de structuur van de vloeistof.
De waarnemingen die dit oplevert zijn verrassend. De snelheidvan de overgang ligt erg hoog. Uit de driedimensionale beeldenblijkt tevens dat het grensvlak tussen kristal en vloeistof zeerborstelig is: de temperatuur werkt tegen de oppervlaktespanning enzorgt ervoor dat het grensvlak op atomaire schaal trilt zoals demembraam van een luidspreker of de snaar van een viool. Deinzichten van Schall en zijn collega’s kunnen mogelijk leiden tothet ontwerp van nieuwe nano-materialen zoals fotonische kristallendie licht kunnen sturen. Hierdoor zou het internet viaglasvezelkabels nog sneller kunnen worden.
