Structuren die zichzelf uit kleinere moleculen opbouwen, kunnen uiteenlopende vormen aannemen. Bovendien kunnen wetenschappers de uiteindelijke vorm van de bouwsels manipuleren. Dat nieuwe inzicht maakt het gemakkelijker om materialen te maken met bijzondere eigenschappen, zoals een zelfherstellend vermogen.
‘Tot nu toe dachten we dat moleculen die zichzelf tot grotere structuren rangschikken, altijd dezelfde eindvorm aannemen’, stelt Peter Korevaar, promovendus aan het Institute for Complex Molecular Systems van de Technische Universiteit Eindhoven. ‘Wij onderzochten kleine moleculen die zichzelf in de vorm van een wenteltrap kunnen opstapelen. Toen we de chemische omgeving veranderden, ontstonden tot onze verbazing zowel links- als rechtsdraaiende wenteltrappen.’ Over die vinding publiceerden Korenvaar en zijn collega’s afgelopen week in Nature.
In de natuur komen veel moleculen voor die zichzelf rangschikken, bijvoorbeeld in het celmembraan. ‘Wij proberen de natuur beter te begrijpen, zodat we die structuren ook zelf kunnen maken’, zegt Korevaar desgevraagd. ‘Want die structuren hebben interessante eigenschappen waarmee we materialen bijvoorbeeld zelfherstellend kunnen maken.’
Mieren zijn magnifieke navigators
Mieren zijn in staat tot verbazingwekkende navigatieprestaties. Misschien kan waardering hiervoor helpen om deze insectensoorten te behouden.
Beschadigd materiaal blijft dan niet altijd kapot. De zelfhelende moleculen zitten met zwakke bindingen aan elkaar vast. De bindingen zijn daardoor gemakkelijk te verbreken, maar kunnen zichzelf ook gemakkelijk herstellen.
‘Dat is anders bij gebruikelijke materialen waar de bindingen tussen de moleculen zeer sterk zijn, zoals een boterhamzakje of een spaarpot. Die bindingen laten minder snel los, maar kunnen zichzelf niet herstellen als ze toch breken, verklaart Korevaar.
Korevaars vindingen geven wetenschappers meer inzicht in de werking van de zichzelf ordenende moleculen. Dat zou volgens de promovendus in de toekomst zelfherstellende materialen mogelijk maken, zoals een zelfherstellend verflaagje op smartphones.
Francien Yntema
Foto: Onderzoekers Peter Korevaar (links) en Tom de Greef, foto gemaakt door Bart van Overbeeke.