Använda sfärer i nanostorlek som utgångspunkt, forskaren Juan Wang vid University of Twente (MESA+ Institute) skapar fascinerande strukturer som kan ha ett brett utbud av former och funktioner. De kan till och med uppnå ett vackert blomliknande utseende med nanotrådar anslutna med guldnanosfärer. De nya nanostrukturerna kan utformas för att detektera kemiska eller biologiska ämnen på deras yta. De har unika optiska egenskaper och kan också efterlikna en biologisk yta som lockar eller stöter bort vatten.

Att bygga med nanosfärer gör det möjligt att lägga till funktionalitet steg för steg. Den enklaste utgångspunkten är en sfär av kiselglas som är några hundra nanometer stor, medan slutresultatet kan vara en sfär belagd med små guldsfärer eller en med nanotrådar som sticker ut, liknar den sfärformade alliumblomman. Genom att kombinera sfärer och skapa en "rynkig" yta, en bioinspirerad yta är möjlig som har de klibbiga egenskaperna hos ett rosenblad, eller det vattenavvisande beteendet hos ett lotusblad istället.

Färg kod

Wang beskriver andra kraftfulla kombinationer. Eftersom sfärerna kan fungera som fotoniska kristaller, reflekterar en specifik ljusfärg, i kombination, de kan bilda en färg "vattenstämpel" som inte kan kopieras. I materialanalys, tekniken ytplasmonresonans (SPR) används ofta i kombination med guldytor – det är därför guldtäckta sfärer är så intressanta. SPR fungerar genom att lysa på ytan för att aktivera elektroner:Lokalt, det reflekterade ljuset ger information om ämnet ovanpå guldet. Att kombinera SPR med det fotoniska kristallbeteendet kan till och med leda till materialanalys med hjälp av en enkel färgskanning där färgskiftningen kan användas som en indikation på de bundna ämnena, till exempel, i diagnostik.

De blomliknande sfärerna som är förbundna med nanotrådarna är guld på toppen, och har speciella vätningsegenskaper. De kan användas för att manipulera vätskor, till exempel, vid separering av olja och vatten, eller som en grundläggande komponent i mikroreaktorer.

Bottom-up nanotillverkning

Wangs tillvägagångssätt för nanotillverkning är vanligtvis bottom-up:hon börjar med en grundläggande komponent och lägger till funktionalitet genom att lägga till nya partiklar med olika längdskalor. I de flesta nanotillverkningstekniker, strukturerna bildas genom att material avlägsnas genom etsning, lägga till ett nytt lager, igen etsningsmönster i det nya lagret, och så vidare. Den nya, bioinspirerat tillvägagångssätt ger en kraftfull plattform till områden som mikrofluidik, fotonik och materialteknik.