Nanotechnologen van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente hebben een methode ontwikkeld waarmee minuscule polystyreenbolletjes, automatisch en onder gecontroleerde omstandigheden, een bijna perfecte bal vormen die verdacht veel op een voetbal lijkt, maar ongeveer duizend keer kleiner. De sferen organiseren zich zo dat ze een zo dicht mogelijke opstelling benaderen, bekend als 'dichtste pakking van bollen'. De methode biedt nanotechnologen een nieuwe manier om minuscule 3D-structuren te maken.

Het onderzoek is deze week gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).

De door wetenschappers van de Universiteit Twente ontwikkelde methode houdt in dat een druppel water met duizenden polystyreenbolletjes van één micrometer (duizend keer kleiner dan een millimeter) op een superhydrofoob oppervlak wordt geplaatst. Omdat de druppel onder gecontroleerde omstandigheden heel langzaam verdampt, worden de afstanden tussen de bollen steeds kleiner en vormen ze verrassend genoeg een sterk georganiseerde 3D-structuur.

De bollen bleken zichzelf uit zichzelf zo te organiseren dat de bol die ze vormen een zo compact mogelijke opstelling benadert ('closest packing of balls'), met 74% van de ruimte gevuld door de bollen. Als een voetbal, de structuren die zich vormen zijn bijna perfect bolvormig, bestaande uit een groot aantal vliegtuigen. De onderzoekers noemen hun materiaal daarom 'microscopische voetballen'. De minuscule voetballen zijn honderd tot duizend micrometer groot, met tienduizend tot wel een miljard van de piepkleine polystyreenbolletjes.

Het Twente-onderzoek heeft een nieuwe methode opgeleverd om door middel van zelfassemblage dergelijke complexe 3D-structuren te maken. Omdat de wetenschappers het aantal polystyreenbolletjes en de verdampingssnelheid nauwkeurig kunnen regelen, ze kunnen met grote precisie de structuur van het eindproduct bepalen. De methode biedt nanotechnologen dus een nieuwe manier om op een efficiënte manier minuscule structuren te maken. Ze zouden uiteindelijk kunnen worden gebruikt b.v. voor medische doeleinden en in de voedingsindustrie.