EO

Clusters van goudatomen vormen bijzondere piramide

06 januari 2020 om 10:55 uur

Clusters van twintig goudatomen nemen de vorm aan van een piramide. Dat hebben onderzoekers van de KU Leuven in beeld kunnen brengen met een bewegendesonde-microscoop.

Vrijstaande clusters van twintig goudatomen nemen de vorm aan van een piramide. Dit in tegenstelling tot de meeste elementen, die als schillen rond een centraal atoom georganiseerd zijn. Dat hebben wetenschappers van de KU Leuven vastgesteld.


De bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.

 

Kleine deeltjes of clusters samengesteld uit enkele atomen zijn meestal sferisch. Ze zijn doorgaans als schillen van atomen rond een centraal atoom georganiseerd. Dat is zo voor veel elementen, maar niet voor goud! Experimenten en geavanceerde berekeningen hebben aangetoond dat vrijstaande clusters van twintig goudatomen de vorm van een piramide aannemen. Ze hebben een driehoekig grondvlak van tien netjes gestapelde atomen, dan driehoekige laagjes van zes en drie atomen, met tenslotte een enkel atoom er bovenop. Deze merkwaardige tetrahedrale structuur werd nu in beeld gebracht met een bewegendesonde-microscoop. Dit hoogtechnologisch toestel kan individuele atomen in beeld brengen. Het werkt bij extreem koude temperaturen (269 graden onder nul) en gebruikt kwantumtunneling van een elektrische stroom vanuit een scherpe bewegende sonde doorheen de cluster en naar het substraat. Bij kwantumtunneling vloeit er een elektrische stroom tussen twee geleiders zonder fysiek contact tussen de twee geleiders.


Onderzoekers hebben in een complexe opstelling onder vacuüm intense plasma's gebruikt om goudatomen te sputteren van een macroscopisch stukje goud. "Een aantal atomen klitten daarna terug samen en vormen clusters bestaande uit enkele tot enkele tientallen atomen, in een proces dat vergelijkbaar is met de condensatie van watermoleculen tot druppels," zegt Zhe Li, momenteel verbonden aan Harbin Institute of Technology. "Hieruit selecteerden we een bundel van clusters die uit exact twintig goudatomen bestaan. We plaatsten deze clusters met één van de driehoekige zijvlakken op een substraat waarop we vooraf een zeer dunne laag keukenzout (NaCl) hadden aangebracht, precies drie atoomlagen dik."

 

Merkwaardige elektronische structuur  

De studie toonde ook de merkwaardige elektronische structuur van deze kleine driehoekige gouden piramide. Heel gelijkaardig aan edelgasatomen of aromatische moleculen, heeft deze cluster alleen maar gevulde elektronenschillen, waardoor ze veel minder reactief zijn dan clusters met één of meerdere atomen meer of minder.

 

Het is bekend dat goudclusters van een paar tot enkele tientallen atomen bijzondere eigenschappen bezitten. Dankzij de gedetailleerde informatie uit deze studie kunnen wetenschappers de katalytische en optische werking van de kleine goudclusters verder bestuderen. Als katalysator bijvoorbeeld zouden de goudclusters de snelheid van chemische reacties kunnen beïnvloeden zonder zelf verbruikt te worden. Verdere onderzoek op deze clusters is erg relevant voor het ontwerp van clustergebaseerde katalysatoren en optische toestellen. Recent werden onder meer toepassingen van clusters voorgesteld in brandstofcellen en koolstofvangst.

 

Gerelateerd nieuws

Het kruipen van zout beter begrepen

Het kruipen van zout beter begrepen

Als zout water verdampt kan het zout kristalliseren en over grote afstanden ‘kruipen’. Dit effect, dat grote problemen veroorzaakt in bijvoorbeeld elektronica buitenshuis, werd in detail onderzocht door een team van…

Een auto als een vleermuis: op weg naar sonarteflectie in het verkeer

Een auto als een vleermuis: op weg naar sonarreflectie in het verkeer

Sonarsensoren zijn een essentieel onderdeel van robots en zelfrijdende auto’s, maar ze hebben hun beperkingen. Zo zijn de metingen niet altijd even betrouwbaar. Onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam en…

Kabinet besluit tot bouw van Combat Support Ship Zr.Ms. Den Helder

Kabinet besluit tot bouw van Combat Support Ship Zr.Ms. Den Helder

Het kabinet heeft de Tweede Kamer voorgesteld om te starten met de bouw van het ‘Combat Support Ship’ Zr.Ms. Den Helder. Met dit nieuwe schip wordt de bevoorradingscapaciteit van de Koninklijke Marine weer uitgebreid…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

28 januari 2020, D&F kantoor Breda

SIL & PL Specialist, machine safety met TÜV persoonscertificaat

28 jan, 04 feb, 18 feb, 03 mrt, 10 mrt en 24 mrt 2020 Examen: 31 maart 2020

28 januari 2020, Den Bosch

Productie Proces Automatisering event

Het Productie Proces Automatisering event richt zich op de productie- en procesindustrie, machinebouwers,...

30 januari 2020, Amsterdam

The Things Conference

Join The Things Conference to speed up your LoRaWAN development process.

Meer agendapunten »