Roest op nanoschaal: de toekomst van magneten?

Elke motor die we gebruiken heeft een magneet nodig. Onderzoeker Rachel Nickel van de Universiteit van Manitoba onderzoekt hoe roest deze magneten goedkoper en gemakkelijker te produceren kan maken.

Haar meest recent papiergepubliceerd in het tijdschrift Nano-brieven, onderzoekt een uniek type ijzeroxide-nanodeeltje. Dit materiaal heeft speciale magnetische en elektrische eigenschappen die het nuttig kunnen maken. Het heeft zelfs potentie als permanente magneet, die we gebruiken in auto- en vliegtuigmotoren.

Wat hem onderscheidt van andere magneten is dat hij is gemaakt van twee van de meest voorkomende elementen op aarde: ijzer en zuurstof. Op dit moment gebruiken we magneten die zijn gemaakt van enkele van de zeldzaamste elementen op aarde.

“Het vermogen om magneten te produceren zonder zeldzame aardelementen is ongelooflijk opwindend”, zegt Nickel. “Bijna alles wat we gebruiken en een motor heeft waarmee we een beweging moeten starten, is afhankelijk van een permanente magneet”.

Onderzoekers begonnen dit unieke type roest, epsilon-ijzeroxide genaamd, pas de afgelopen twintig jaar te begrijpen.

“Het bijzondere aan epsilon-ijzeroxide is dat het alleen op nanoschaal bestaat”, zegt Nickel. “Het is eigenlijk fantasiestof. Maar het is wel fantasiestof met zo’n ongelooflijk potentieel.”

Om het in de dagelijkse technologie te kunnen gebruiken, moeten onderzoekers als Nickel de structuur ervan begrijpen. Om de structuur van epsilon-ijzeroxide in verschillende groottes te bestuderen, verzamelden Nickel en collega’s gegevens bij de Advanced Photon Source (APS) in Illinois, dankzij de samenwerking van de faciliteit met de Canadian Light Source (CLS) van de Universiteit van Saskatchewan. Naarmate de deeltjesgrootte verandert, veranderen de magnetische en elektrische eigenschappen van epsilon-ijzeroxide; de onderzoekers begonnen ongebruikelijk elektronisch gedrag in hun monsters bij grotere afmetingen te zien.

Nickel hoopt het onderzoek naar deze deeltjes voort te zetten en enkele van de vreemdere magnetische en elektrische eigenschappen na te streven.

“Hoe meer we deze systemen kunnen onderzoeken en hoe meer we toegang hebben tot faciliteiten om deze systemen te onderzoeken, hoe meer we kunnen leren over de wereld om ons heen en deze kunnen ontwikkelen tot nieuwe en transformerende technologieën”, zegt ze.