UU-onderzoekers Rodolfo Subert en Marjolein Dijkstra laten in hun nieuwste studie zien dat complexe 3D-netwerken in materialen kunnen ontstaan als gevolg van niets meer dan de vorm van de deeltjes. In Nature Communications beschrijven ze hoe eenvoudige geometrische vormen, onder invloed van entropie, lagen, netwerken en zelfs spontane links- en rechtsdraaiing kunnen opleveren. Dit laatste werd tot nu toe vooral gekoppeld aan complexe moleculen.
Materialen kunnen zichzelf goed organiseren: moleculen kunnen zich bijvoorbeeld tot membranen vormen en kristallen kunnen zichzelf ordenen in roosters. Die structuren zien er bijzonder uit, maar ze zijn ook erg handig en liggen aan de basis van de technologie achter beeldschermen, medische materialen en slimme sensoren. De gebruikelijke gedachte is dat er ingewikkelde oorzaken achter die orde zitten, zoals lading, reacties en interacties tussen deeltjes.
De onderzoekers werkten met simulaties van virtuele deeltjes in een computer. Aan hun onderzoek kwamen geen echte moleculen met elektrische ladingen of verbindingen te pas, maar ze gingen uit van harde, hoekige vormen waarvan de enige eis was dat ze niet mochten overlappen met elkaar. In die simulaties zagen ze dat, wanneer de deeltjes dicht genoeg op elkaar zaten, ze zich vanzelf begonnen te organiseren. Eerst in lagen, daarna in kolommen en driedimensionale netwerken. Entropie, de natuurlijke neiging van systemen om in de meest waarschijnlijke toestand terecht te komen, helpt daarbij. Sommige geordende structuren blijken simpelweg logischer voor deeltjes dan wanorde.
Lees het hele bericht op de site van de Universiteit Utrecht.
