Manipulation des Kristallwachstums erzeugt winzige Kristallblumen Blüten im Nanomaßstab - scinexx | Das Wissensmagazin
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Blüten im Nanomaßstab

Manipulation des Kristallwachstums erzeugt winzige Kristallblumen

Blüten im Nanomaßstab © Wim Noorduin

Zarte blaue Blüten, Stängel und grüne Blätter – was hier aussieht wie eine ganz normale Blüte ist in Wirklichkeit mikroskopisch klein. Jede einzelne Struktur dieser winzigen Kunstwerke ist nicht dicker als ein menschliches Haar. Denn es handelt sich um Nanokristalle, die Forscher durch eine raffinierte Manipulation des Kristallwachstums in Blumenform wachsen ließen.

„Seit mindestens 200 Jahren sind die Menschen davon fasziniert, wie sich komplexe Formen in der Natur entwickeln“, sagt Wim Noorduin von der Harvard University. Oft beeinflussen dabei chemische oder biologische Faktoren, wie Organismen oder Biostrukturen wachsen. So bildet Calciumcarbonat unter Wasser die gekrümmten Schalen von Meeresmuscheln und Signalmoleküle in einem menschlichen Embryo tragen dazu bei, den Körper zu formen.

Auf ähnliche Weise haben auch Noorduin und seine Kollegen diese Blütenstrukturen erschaffen. Bereits vor einigen Jahren entwickelten sie Methoden, um das selbstorganisierte Wachstum von Kristallen zu kontrollieren. Für ihre Kristallblumen lösen sie Bariumchlorid und Natriumsilikat in Wasser.

Weil diese Lösung auch Kohlendioxid aus der Luft aufnimmt, löst dies eine Reaktion aus, die zunächst die Bildung von Bariumcarbonat-Kristallen bewirkt. Das senkt wiederum den pH-Wert der Lösung, wodurch eine Reaktion mit dem gelösten Natriumsilikat beginnt. Sie fügt den wachsenden Strukturen eine Siliziumdioxidschicht hinzu und lässt die Bariumkristalle zu solchen komplexen Formen weiterwachsen.

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