Wetenschappers UA brengen atomen driedimensionaal in beeld

Onderzoekers van de Universiteit Antwerpen hebben een nieuwe methode ontwikkeld om individuele atomen in het inwendige van minuscule deeltjes in beeld te brengen. Daarvoor pasten zij complexe meettechnieken toe op beelden verkregen door middel van een elektronenmicroscoop. De onderzoekers krijgen daarmee meer inzicht in de driedimensionale structuur van materialen. Het onderzoek haalt het prestigieuze tijdschrift Nature.

Nanodeeltjes zijn materiële structuren die uit enkele tot een paar duizend atomen bestaan en amper 1 tot 100 nanometer (miljardste meter) groot zijn. Ze kunnen tal van interessante fysische, chemische en biologische eigenschappen en processen vertonen. Zo zal bijvoorbeeld de kleur van goud veranderen van geel naar rood als de gouddeeltjes slechts een paar nanometer groot zijn.

Drie dimensies

Hoe deze eigenschappen tot uiting komen, wordt bepaald door de exacte driedimensionale structuur van alle atomen binnen een nanodeeltje. Om die reden is het inzoomen tot op atomair niveau sinds geruime tijd een uitdaging.

Voor het eerst zijn wetenschappers er nu in geslaagd die uitdaging in de praktijk waar te maken. Daarvoor pasten zij complexe rekenkundige algoritmes toe op beelden van een zilver nanodeeltje, verkregen met een van de krachtigste elektronenmicroscopen ter wereld. Door het deeltje onder verschillende hoeken te observeren en innoverende meettechnieken toe te passen kan de volledige atomaire structuur in drie dimensies in kaart worden gebracht.

Nieuwe materialen

"De mogelijkheid om de driedimensionale structuur van nanodeeltjes tot op atomair niveau in kaart te brengen, zal substantieel bijdragen tot de ontwikkeling van nieuwe materialen met revolutionair nieuwe eigenschappen."

Het onderzoek werd uitgevoerd aan het EMAT-labo (Electron Microscopy for Materials Science) van de Universiteit Antwerpen, onder leiding van Sandra Van Aert en Gustaaf Van Tendeloo, en aan het Centrum Wiskunde & Informatica in Amsterdam, onder leiding van Joost Batenburg. Ook de Zwitserse wetenschappers Rolf Erni en Marta Rossell werkten mee.