Niederländische Physiker haben Kristalle aus Kügelchen mit Durchmessern von etwa einem Mikrometer hergestellt, die als Modellsystem für wirkliche Kristalle aus Ionen dienen können. Da die Kügelchen um mehr als ein Tausendfaches größer sind als Atome natürlicher Kristalle, kann somit die Dynamik der Kristallbindung mit einem herkömmlichen optischen Mikroskop beobachtet werden.
Die von Mirjam Leunissen und ihren Kollegen von der Universität Utrecht hergestellten Kristalle aus unterschiedlich gefärbten Kugeln weisen eine bestechende Ordnung auf (siehe Bild). Sie gleichen somit in gewisser Weise durch Ionenbindungen gebundenen Salzkristallen, allerdings aus vergleichsweise riesigen “Ionen”. Dies ermöglichte es den Forschern, den Aufbau ihrer Kristalle mit optischen Mikroskopen zu studieren.
Damit sich die Kügelchen in geordneter Weise anordneten, mussten die Forscher zu einem Trick greifen: Zum einen statteten sie die beiden Kugelarten, die in wässriger Lösung vorlagen, nicht nur mit unterschiedlichen Farben, sondern auch mit unterschiedlicher Ladung aus. Ebenso wie in Salzkristallen war dabei die eine Sorte positiv, die andere hingegen negativ geladen. Damit sich auf diese Weise eine der Ionenbindung ähnliche Wechselwirkung zwischen benachbarten Kugeln ausbilden konnte, mussten die Forscher zum anderen die genauen Größen der Ladungen noch durch die Zugabe eines Salzes zu der Lösung einstellen.
Neben den bekannten Salzkristallen konnten die Forscher mit ihrem Modellsystem auch exotische, bisher nicht in der Natur beobachtete Kristallstrukturen simulieren ( Bild). Zudem konnten die Kristalle durch das Anlegen eines elektrischen Feldes geschmolzen werden. Dies könnte zu der Herstellung einer “elektronischen Tinte” führen, so die Forscher.
Nature, Bd. 437, S. 235
Stefan Maier
