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

Ruimtevliegtuig Dawn Mk-II Aurora stopt alleen om te tanken

Ruimtevliegtuig Dawn Mk-II Aurora stopt alleen om te tanken

Het Nederlands/Nieuw-Zeelandse ruimtevaartbedrijf Dawn Aerospace onthulde deze week ruimtevliegtuig Mk-II Aurora waarmee het bedrijf satellieten wil lanceren. De Mk-II Aurora is Dawn Aerospace’s tweede raketaangedreven…

Nieuwe scanmethode keert objecten razendsnel binnenstebuiten

Nieuwe scanmethode keert objecten razendsnel binnenstebuiten

Live meekijken met een CT-scan in plaats van achteraf de beelden pas te analyseren. Als het aan de Leidse wiskundige Jan-Willem Buurlage ligt, is dat binnenkort realiteit. Hij ontwikkelt methodes om de algoritmes achter…

Onder-water-WiFi

Aqua-Fi brengt internet onder water

Communiceren onder water is altijd een gedoe geweest. Radiogolven komen niet ver voordat ze volledig door het water worden opgenomen. Akoestische transmissies (zoals sonar) hebben de voorkeur, maar hebben een zeer lage…

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

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

22 september 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

22, 23, 29, 30 september 202

Meer agendapunten »