Kwaliteitscontrole: Het netjes ordenen van kristalgroei om fijne dunne films te maken

Tafelzout en geraffineerde suiker zien er wit uit voor onze ogen, maar dat komt alleen doordat hun individuele kleurloze kristallen zichtbaar licht verstrooien. Deze eigenschap van kristallen is echter niet altijd wenselijk als het gaat om materialen voor optische en elektrische apparaten.

Metaal-organische raamwerken zijn zo’n materiaal. Kristallijn met microporiën, dunne films van deze nanomaterialen trekken de aandacht als een next-generation materiaal dat ook een impact kan hebben op milieuproblemen zoals waterstofopslag en koolstofdioxide-afvang.

Een team van de Graduate School of Engineering van de Osaka Metropolitan University heeft een manier gevonden om de groei van kristallen op zulke dunne films te beheersen, waardoor lichtverstrooiing aanzienlijk wordt verminderd.

De bevindingen waren gepubliceerd in Nanoschaal.

Universitair hoofddocent Kenji Okada en professor Masahide Takahashi leidden het team bij het ontwikkelen van een techniek voor het vormen van dunne films op substraten door de kristallen op een ordelijke manier te laten groeien met behulp van een modulator. Een mengsel van verdund azijnzuur, het belangrijkste zuur van azijn, en natriumacetaat vormde de modulator, die met het op koper gebaseerde medium interageerde om kristallen in slechts één richting te laten groeien.

Door de kristallen netjes en zonder tussenruimtes te rangschikken, slaagde het team erin een dunne film van ongekend hoge kwaliteit te vervaardigen.

“De dunne films die in dit onderzoek zijn vervaardigd, hebben talrijke poriën van moleculair formaat die licht goed doorlaten”, legt professor Okada uit. “Ze worden naar verwachting gebruikt als optische sensoren, optische elementen en transparante gasadsorptieplaten die gebruikmaken van de verandering in optische eigenschappen tijdens moleculaire adsorptie.”