Een onderzoeksstudie, waaraan werd deelgenomen door Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), heeft ontdekt dat schuimstructuren van nanometrisch formaat dezelfde universele wetten volgen als zeepschuim:kleine belletjes verdwijnen ten gunste van de grotere.

Het wetenschappelijke team, samengesteld uit onderzoekers van de Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Spaanse Nationale Onderzoeksraad) - CSIC, de Universidad Pontificia Comillas de Madrid-UPCO, en UC3M, kwam tot deze conclusie na het produceren en karakteriseren van nanofoam gevormd door ionenstraling op een siliciumoppervlak. Deze studie, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift, Fysieke beoordelingsbrieven , beschrijft de evolutie van deze nanostructuren tijdens de bestraling.

Voor dit doeleinde, de wetenschappers voerden een experiment uit dat bestond uit een "bombardement" van een kleine siliciumplaat met energetische deeltjes uit een plasma. Het doel was om te observeren hoe het oppervlak van dit kristal reageerde op deze verschillende "aanvallen" van dit type ionenstraling (er worden ionen gebruikt:atomen van een gas die een elektron hebben verloren). "Aanvankelijk, we bestudeerden andere methoden van erosie en zochten naar een gegolfde structuur aan de rand van ons monster na het toepassen van deze techniek, maar toen we naar het centrum keken, zagen we een cellulaire structuur die onze aandacht trok vanwege zijn gelijkenis met veel andere natuurlijke en kunstmatige systemen, " een van de auteurs van de studie, Mario Castro, UPCO-hoogleraar, onthuld.

Cellulaire structuren die min of meer ongeordend zijn, zijn te vinden in veel natuurlijke systemen:van de huiden van dieren, zoals een giraf, tot badschuim of bierschuim, tot microscopische vloeistofconvectie, basaltkolomlandschappen of diverse kristallijne materialen. Deze specifieke volgorde is ook zichtbaar in kunstmatige structuren en zelfs politieke, zoals moderne architectuur of de afbakening van provincies op kaarten.

"Het is interessant om te bevestigen dat dezelfde universele wetten die de cellulaire structuren in andere systemen reguleren, ook reguleren op nanoschaal, " Rodolfo Cuerno van de UC3M Wiskunde-afdeling merkte op. "Bovendien, " voegde hij eraan toe "het is de eerste keer dat de evolutie van een dergelijk systeem vrij goed wordt weergegeven door een enkele differentiaalvergelijking, " wat ook wordt toegepast op andere systemen. De validiteit van het model in deze studie betekent dat de vorming van bepaalde zelfgeorganiseerde patronen en de dynamiek van het schuim verschillende manifestaties van hetzelfde principe zouden zijn.

"De resultaten van deze studie helpen ons te begrijpen hoe bepaalde materiële systemen evolueren in de aanwezigheid van een externe agent, zoals in dit geval van ionenstraling. In aanvulling, er bestaat belangstelling van praktische aard vanwege het belang van zowel de technologische toepassingen van silicium als de nanometrische dimensies waarin het fenomeen zich ontvouwt, " legde Luis Vázquez uit, van het Instituto de Ciencia de Materiales (Materials Science Institute) de Madrid aan het CSIC.

De experimentele waarnemingen zijn uitgevoerd met behulp van een atoomkrachtmicroscoop, een machine met grote precisie. Dit type microscoop heeft een enorme ruimtelijke resolutie:hij onderscheidt hoogteverschillen tot een nanometer (het miljoenste deel van een millimeter) en bewegingen op een horizontaal vlak tot 10 nanometer.

Dit onderzoek zou verdere toekomstige toepassingen kunnen hebben, aangezien in het algemeen Er wordt gezocht naar methoden om structuren met nanometrische afmetingen te produceren voor diverse toepassingen, volgens de wetenschappers:bijvoorbeeld om gunstige omstandigheden te verkrijgen bij bepaalde katalytische chemische reacties, om de verplaatsing van vloeistoffen in circuits op dergelijke kleine schaal of in opto-elektronica te optimaliseren, om laserlicht te genereren als bepaalde structuren voldoende geordend zijn.