Gouden nanobolletje als ‘tunnelboor’

Onderzoeker Lennart de Vreede heeft een groot aantal microscopisch kleine schijfjes goud aangebracht op een oppervlak van siliciumoxide. Bij verhitting blijkt het goud zich in enkele uren, loodrecht op het oppervlak, als bolletjes door het materiaal te bewegen. Na negen uur verhitten is dan bijvoorbeeld een porie ontstaan van 800 nanometer diep en met een diameter van ongeveer 25 nanometer: normaal gesproken alleen te fabriceren met complexe processen. Het goud kan zelfs helemaal door het materiaal heen bewegen, zodat alle nanotunnels samen een zeef vormen. Ook kan de tunnel aan één kant dicht blijven, bijvoorbeeld om een mal te maken voor nanostructuren.

Eenmaal verhit tot nabij hun smeltpunt, gaan de goudschijfjes zich niet uitspreiden over het oppervlak, maar vormen ze bolletjes. Ze verdringen daarbij het siliciumoxide, zodat er een soort cirkelvormig ‘dijkje’, een ridge, om het bolletje ontstaat. Vervolgens wordt het steeds kleiner en beweegt het bolletje zich het materiaal in. Het goud verdampt en het siliciumoxide blijft in beweging tijdens de temperatuurbehandeling.

DNA

De Vreede ziet voor poriën van deze nano-afmetingen kansen in bijvoorbeeld ‘DNA-sequencing’: een DNA-molecuul wordt dan door de tunnel heen getrokken, waarbij de bouwstenen -nucleotiden- achtereenvolgens zijn te analyseren. De verwachting is dat deze methode ook toepasbaar is op andere keramische materialen. De onderzoekers hebben al succesvolle experimenten gedan met siliumnitride.

Het onderzoek is uitgevoerd in de BIOS Lab-on-a-chip groep, die deel uitmaakt van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie en het Mira Instituut voor Biomedische Technologie en Technische Geneeskunde van de UT.

Het paper ‘Nanopore Fabrication by Heating Au Particles on Ceramic Substrates’, door Lennart de Vreede, Albert van den Berg en Jan Eijkel, is verschenen in Nano Letters.