Met bollen van nanoformaat als uitgangspunt, onderzoeker Juan Wang van de Universiteit Twente (MESA+ Instituut) creëert fascinerende structuren die een breed scala aan vormen en functionaliteiten kunnen hebben. Ze kunnen zelfs een prachtig bloemachtig uiterlijk krijgen met nanodraden verbonden door gouden nanobolletjes. De nieuwe nanostructuren kunnen worden ontworpen om chemische of biologische stoffen aan hun oppervlak te detecteren. Ze hebben unieke optische eigenschappen en kunnen ook een biologisch oppervlak nabootsen dat water aantrekt of afstoot.

Bouwen met nanosferen maakt het mogelijk om stap voor stap functionaliteit toe te voegen. Het eenvoudigste uitgangspunt is een bol van kwartsglas van een paar honderd nanometer groot, terwijl het eindresultaat een bol kan zijn die is bedekt met kleine gouden bolletjes of een met nanodraden die uitsteken, lijkt op de bolvormige alliumbloem. Door bollen te combineren en een 'rimpelig' oppervlak te creëren, er is een bio-geïnspireerd oppervlak mogelijk met de plakkerige eigenschappen van een rozenblaadje, of het waterafstotende gedrag van een lotusblad.

Kleurcode

Wang beschrijft andere krachtige combinaties. Omdat de bollen kunnen fungeren als fotonische kristallen, een bepaalde kleur licht weerkaatsen, in combinatie, ze kunnen een kleur 'watermerk' vormen dat niet kan worden gekopieerd. Bij materiaalanalyse de techniek van oppervlakteplasmonresonantie (SPR) wordt vaak gebruikt in combinatie met gouden oppervlakken - daarom zijn met goud bedekte bollen zo interessant. SPR werkt door licht op het oppervlak te laten schijnen om elektronen te activeren:lokaal, het gereflecteerde licht geeft informatie over de stof bovenop het goud. Het combineren van SPR met het fotonische kristalgedrag kan zelfs leiden tot materiaalanalyse met een simpele kleurenscan waarbij de kleurverschuiving kan worden gebruikt als indicatie van de gebonden stoffen, bijvoorbeeld, bij diagnostiek.

De bloemachtige bollen verbonden door de silica nanodraden zijn goud bovenop, en hebben speciale bevochtigende eigenschappen. Ze kunnen worden gebruikt voor het manipuleren van vloeistoffen, bijvoorbeeld, bij het scheiden van olie en water, of als basiscomponent in microreactoren.

Nanofabricage van onderaf

Wang's benadering van nanofabricage is typisch bottom-up:ze begint met een basiscomponent en voegt functionaliteit toe door nieuwe deeltjes met verschillende lengteschalen toe te voegen. In de meeste nanofabricagetechnieken, de structuren worden gevormd door materiaal te verwijderen door te etsen, een nieuwe laag toevoegen, opnieuw patronen etsen in de nieuwe laag, enzovoort. De nieuwe, bio-geïnspireerde aanpak voegt een krachtig platform toe aan velden als microfluïdica, fotonica en materiaalkunde.