Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Nanodeeltjes uit eigen keuken

Snel, schoon en eenvoudig nanodeeltjes maken. Dat lukte Leidse chemici per ongeluk toen ze aan het knutselen waren aan de naald van hun tastmicroscoop. Nanodeeltjes zijn in tal van toepassingen te gebruiken, maar de productie is lastig en vervuilend.

Een foto van de opstelling. Met links de elektrode van koolstof en in het midden de dunne elektrode platina in de waterige oplossing. Credit: Alex Yanson.

Potlood en metalen draadje

Je kunt het bij wijze van spreken in je eigen keuken doen, zo eenvoudig is het experiment waarmee Alex Yanson en collega’s in mei het toonaangevende vakblad Angewandte Chemie haalden. Het recept: neem twee elektrodes, één van koolstof en één van platina, en doe ze in een oplossing van natriumhydroxide (bestanddeel van gootsteenontstopper). Stroom erop, en er blijken piepkleine nanodeeltjes platina in de oplossing te ontstaan. ‘Met een potlood en een metalen draadje zou het moeten kunnen, zegt Yanson. ‘En het gaat nog beter als je in plaats van een batterij een speakerkabel van je geluidsversterker gebruikt.’

Potentie

Nanodeeltjes zijn enkele tientallen nanometer groot, zo’n duizend keer kleiner dan de dikte van een menselijke haar. In de energiesector, de elektronica of gezondheidszorg werkt men momenteel aan toepassingen met deze minuscule deeltjes. De conventionele productie van nanodeeltjes kent echter een aantal beperkingen, zoals het gebruik van vervuilende chemicaliën.

De nanodeeltjes platina onder een elektronenmicroscoop.

Betere prestaties dan commerciële nanodeeltjes

De techniek van Yanson biedt een snel, eenvoudig en schoon alternatief. ‘Wij gebruiken geen vervuilende stoffen en de methode is heel universeel en gemakkelijk op te schalen’, zegt Yanson. De groep oppervlaktechemici werkt aan brandstofcellen. Ze testten de geproduceerde nanodeeltjes daarom als katalysator in reacties die daarin plaatsvinden. De home-made deeltjes bleken tot betere prestaties te leiden dan commerciële nanodeeltjes.

Scherpe naald

Dat bij hun experiment nanodeeltjes ontstonden, was een complete verrassing. Ze waren bezig de punt van de platina-elektrode te bewerken tot een scherpe naald voor een STM: een microscoop, die met naalden atomaire oppervlakken aftast. Door het gebruik van wisselspanning brachten ze chemische reacties teweeg die het oppervlak van het platina aantastten. Tot hun verbazing trad corrosie op wanneer de spanning negatief was.

Corrosie bij negatieve pool

Corrosie, de verandering van de structuur van metalen door chemische reacties (zoals roest), treedt normaal altijd op bij de positieve pool van een elektrochemisch proces, de zogenaamde anode. Om metalen tegen corrosie te beschermen, brengt men daarom vaak een negatieve lading aan. Yanson zag juist wél corrosie bij de negatieve pool, ofwel kathode optreden, met de aanmaak van nanodeeltjes tot gevolg.