Moleculaire nanostructuren vervormen met magneetvelden

 
Moleculaire nanostructuren kunnen worden gemaakt door moleculaire bouwstenen zo te ontwerpen dat een bouwsel van die stenen automatisch de gewenste vorm krijgt. Dit vakgebied van de supramoleculaire chemie is de laatste jaren enorm in ontwikkeling omdat de mogelijkheid lijkt te ontstaan dat nanostructuren met gewenste eigenschappen helemaal via deze zelforganisatie vervaardigd kunnen worden. Dit soort processen kan bovendien nog verder worden gestuurd, bijvoorbeeld met een extern magneetveld. Onderzoekers van het laboratorium voor hoge magneetvelden (het HFML) aan de Radboud Universiteit Nijmegen hebben samen met onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven nu voor het eerst laten zien dat met magnetische velden moleculaire nanostructuren kunnen worden vervormd. Ze publiceren hierover in het Journal of the American Chemical Society van 2 februari 2005.

De onderzoekers gebruikten voor hun experimenten sexithiofeen-moleculen. Die vormen in een oplossing van isopropanol door zelforganisatie holle moleculaire bollen (nanocapsules), met een diameter tussen de 60 en 150 nanometer. Deze afmeting varieert met de temperatuur tussen 20°C en 60°C. De capsules kunnen gefixeerd worden door de isopropanol te geleren; daarna kan het monster met een elektronenmicroscoop (SEM) worden bekeken. Zonder magneetveld worden op deze manier perfecte moleculaire bollen gemaakt. In een magneetveld ondervinden alle moleculen die de schil van de bol vormen een draaimoment, als gevolg van de diamagnetische anisotropie die in het magneetveld ontstaat. Hierdoor proberen de moleculen zich langs de richting van het magneetveld te richten. Om de magnetische energie te minimaliseren zal de bol zich daarop in een ellipsoïde vervormen. Door de gelatie in een hoog magneetveld (veldsterkte 20 tesla) uit te voeren is het mogelijk ook de vervormde bollen te fixeren.