Bloempjes vouwen van metaal

In beeld Wekelijks een opmerkelijk beeld van een wetenschappelijke gebeurtenis

‘Wetenschap en kunst liggen niet zo ver uit elkaar als de algemene wijsheid ze doet lijken. Tijdens het doen van onderzoek kan er zoveel moois verschijnen, in simulaties, onder microscopen en in fotografie”, schrijft de organisatie van fotowedstrijd Science as Art, van de Universiteit van Chicago hun oproep tot inzendingen.

Zeg dat wel.

Origami in a Tube, noemde inzender Di Wang zijn winnende foto. De promovendus van de Universiteit van Chicago maakte hem met een rasterelektronenmiscroscoop. Dat is een microscoop waarmee de microstructuur van materialen zichtbaar gemaakt wordt voor het menselijk oog.

Wang zoekt in zijn onderzoek naar manieren om goede laagjes te maken van van 2D-overgangsmetalen. Het bekendste 2D-materiaal is grafeen, een specifieke variant van grafiet. Het wordt 2D genoemd omdat het materiaal in een laagje van één atoom dik kan worden neergelegd. Dat is mogelijk met meer materialen, en daar wordt volop onderzoek naar gedaan. De familie van 2D-materialen waar Wang mee werkt worden MXenen genoemd, waarbij M staat voor vroege overgangsmetalen zoals titanium, vanadium of niobium en X staat voor koolstof of stikstof. Er is veel wetenschappelijke belangstelling voor deze MXenen, omdat ze nuttig kunnen zijn in energie-opslag, als supergeleider of bij katalyse. Maar het maken ervan is geen sinecure.

Tot nu toe werden de atomaire laagjes MXenen gemaakt met speciale manieren van etsen. De aanpak van Wang is anders, hij laat het metaallaagje groeien door chemische dampafzetting, een manier die tot nu toe nog niet voor deze materialen werd gebruikt. De reactie van methaan en titaantetrachloride op een titaanoppervlak leidde tot de groei van tweedimensionale vellen loodrecht op het metaal. Op een gegeven moment buigen de vellen en vervormen op een manier die onmiskenbaar aan bloemen doet denken. De bloemen bieden goede opslag voor lithium-ionen, toonde Wang in zijn onderzoek aan. Hij publiceerde er in maart over in Science.

Met de foto wint Wang 300 dollar en een ingelijste afdruk van zijn foto.