Wetenschappers kunnen nu visualiseren hoe kristallen zich vormen op oppervlakken, volgens een nieuwe microscopietechniek. Het team, geleid door onderzoekers van de Universiteit Twente in Nederland, gebruikte een combinatie van optische en elektronenmicroscopie om het hele kristallisatieproces in realtime vast te leggen. De techniek heeft het potentieel om de fundamentele mechanismen op te helderen die ten grondslag liggen aan kristalgroei, die een impact kunnen hebben op verschillende gebieden, variërend van materiaalkunde tot de farmaceutische industrie.

Om hun waarnemingen uit te voeren, gebruikte het team een ​​substraatoppervlak van een metaaloxide genaamd strontiumtitanaat, dat bekend staat om zijn vermogen om kristalstructuren te vormen. Vervolgens brachten ze een dun laagje vloeistof aan met daarin het te kristalliseren materiaal, in dit geval een oplossing van loodchloride. Met behulp van de combinatiemicroscopietechniek observeerden ze hoe de oplossingsdruppeltjes verdampten en de loodchloridemoleculen zich begonnen te reorganiseren en zich assembleerden tot een kristalstructuur aan het oppervlak. Het hele proces werd vastgelegd met een ongekende ruimtelijke en temporele resolutie, waarbij de kiemvorming, groei en coalescentie van individuele kristallen werden getoond.

Deze nieuwe aanpak stelt wetenschappers in staat het gedrag van moleculen direct te observeren en te volgen terwijl ze samenkomen in ingewikkelde patronen en structuren. Dergelijke kennis is cruciaal om te begrijpen hoe kristallen ontstaan, hun grootte, vorm en eigenschappen te beheersen en ze uiteindelijk af te stemmen op specifieke toepassingen.

De farmaceutische industrie is bijvoorbeeld sterk afhankelijk van kristallisatie om medicijnen in de gewenste vorm te produceren. Het beheersen van het kristallisatieproces kan echter een uitdaging zijn, wat vaak resulteert in inconsistente of defecte kristallen die de prestaties of biologische beschikbaarheid van het medicijn beïnvloeden. Door deze nieuwe techniek te gebruiken kunnen onderzoekers nu de factoren die de kristalgroei beïnvloeden beter begrijpen en deze aanpassen om de gewenste resultaten te bereiken.

Bovendien heeft de techniek toepassingen buiten de farmaceutische industrie. Het kan ook licht werpen op de vorming van kristallen in geologische processen, elektronische materialen en zelfs in biologische systemen zoals de vorming van tanden en botten.

Over het geheel genomen biedt deze nieuwe microscopietechniek een krachtig hulpmiddel om kristallisatieverschijnselen op nanoschaal te bestuderen en opent het de deur naar nieuwe ontdekkingen in de materiaalkunde en aanverwante gebieden.