NVKG Fotogalerij

De voorpagina van het tijdschrift van de NVKG, de FACET, laat elke keer een afbeelding zien die binnen de kristalgroei een bijzondere betekenis heeft. U kunt uw favoriete figuur, voorzien van een adequate beschrijving, aan de redactie sturen per elektronische post. Uit de inzendingen kiest de redacteur telkens, geheel naar eigen smaak, de mooiste illustratie. Deze wordt op de omslag van de FACET geplaatst, met op het binnenblad de omschrijving en bronvermelding. Tevens verschijnen de afbeeldingen hier, in de NVKG Fotogalerij. Omwille van de goede toegankelijkheid via internet worden de plaatjes gecomprimeerd tot een afmeting tot maximaal 150 kB. Fractale groei van een ijskristal, opgesloten tussen een grafeenlaag en een mica oppervlak. De afbeelding is gemaakt met behulp van een Atomic Force Microscope. De groei van het ijskristal wordt geïnduceerd doordat er warmte aan de dubbele water bilaag wordt onttrokken als de bovenste bilaag verdampt. De onderste bilaag water bevriest in fractale vorm. De fractale vorm, zoals de dikte van de hoofdaders en het aantal vertakkingen wordt bepaald door de dikte van de grafeenlaag en de verdampingssnelheid van de watermoleculen. De figuur is aangeleverd door Pantelis Bampoulis, Harold Zandvliet, Detlef Lohse en Bene Poelsema van de Universiteit Twente. Stervormige deeltjes van goud kunnen eenvoudig langs colloïdale weg worden gemaakt, zoals te zien op de elektronenmicroscopie-opname (SEM). Door de relatieve hoeveelheden goud en reducerend ascorbinezuur in oplossing te variëren kunnen we de lengte van de ‘stralen’ variëren. Verhogen van de hoeveelheid ascorbinezuur leidt tot afvlakken van de scherpe punten, en daarmee tot de vorming van meer isotrope deeltjes. We maken gebruik van multikristallijne groeikiemen; de getwinde structuur is essentieel voor de vorming van de nanosterren. Verandering van de kiem-dichtheid in de groeioplossing stelt ons in staat om de absolute grootte van de deeltjes te variëren. De optische eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de vorm en grootte van de nanodeeltjes. De karakteristieke optische resonantie is daarmee instelbaar over een breed spectraal gebied, van zichtbaar tot nabij infrarood. De figuur is aangeleverd door Waqqar Ahmed en Stefan Kooij van de Universiteit Twente. Een Lage Energie Electronenmicroscopie (LEEM) opname van een grafeen kristal dat gegroeid is op een Ir(111) oppervlak. Het grafeenlaagje is 1 atoomlaag dun en wordt alom gezien als toekomstig materiaal voor het fabriceren van electronische schakelingen met verbeterde eigenschappen t.o.v. Si. In het kristal is een lijnstructuur zichtbaar. Deels zijn dit atomaire stapranden van het onderliggende substraat die door het grafeen heen zichtbaar zijn. Duidelijker zijn een aantal dikke lijnen te zien op het grafeen. Dit zijn kreukels die ontstaan zijn t.g.v. spanning die ontstaat na het afkoelen van het grafeen van de groeitemperatuur naar kamertemperatuur. De figuur is aangeleverd door Raoul van Gastel van de Universiteit Twente. Een aluinkristal gegroeid door Rik Wagenaar. Het betreft een nagenoeg perfect octedrisch kristal van grote helderheid. Wagenaar was begonnen met chroomaluin, maar was, om de kosten te beperken, overgegaan op aluminiumaluin. Zijn kristal vertoont daarom een wazig paarse kern. Wagenaars weergaloze techniek komt neer op kristallisatie door verdamping bij kamertemperatuur. Dat wil zeggen: bij zo laag mogelijke kamertemperatuur. Vandaar dat Wagenaar bij voorkeur ’s winters werkte en bij droog weer. Zijn kristal meet 162,5 mm (grootste diagonaal) en weegt 1.299,23 gram (de metingen zijn verricht aan de RU Groningen). (Zie ook: Europhysics News 40 (1) 5, 2009. Online: www.europhysicsnews.org). De figuur is aangeleverd door Henk Kubbinga van de Rijksuniversiteit Groningen, EPSHistory of Physics Group, met dank aan Jeff de Hosson, RUG leerstoel Materiaalkunde. The stable form I (plate-like) and metastable form II (needles) of a co-crystalline compound of 1:1 Carbamazepine and Isonicotinamide. Both crystals appeared during a solvent-mediated transformation of the pure component crystals in ethanol. While the pure component crystals dissolve, both co-crystal forms appear. Eventually, form I remains at the expense of form II (J.H. ter Horst, P.W. Cains, Crystal Growth Design 8(7) (2008) 2537). De figuur is aangeleverd door Joop ter Horst van de Technische Universiteit Delft en Peter Cains van Avantium Technologies. Een Lage Energie Electronen Microscopie (LEEM) plaatje van een bismuth overlaag structuur op een Cu(111) substraat. De heldere gebieden van de zebrastructuur zijn bedekt met een vloeibare Bi monolaag en de donkere gebieden bestaan uit een oppervlaktelegering van Bi met het koper substraat. Het plaatje is gemaakt tijdens een experiment waarbij door verwarming de oppervlaktelegering zijn long-range order kwijtraakt. Dit leidt tot de vorming van de driehoekige domeinstructuren die de zebrastructuur in het getoonde plaatje onderbreken. De figuur is aangeleverd door Raoul van Gastel en Bene Poelsema van de Universiteit Twente en Daniel Kaminski en Elias Vlieg van de Radboud Universiteit Nijmegen. Atomaire Pt ketens op een Pt gemodificeerd Ge(001) substraat, bekeken met STM bij kamertemperatuur (Biasspanning ~ 1.5 V, tunnelstroom 0.45 nA). Het Pt is gedeponeerd bij kamertemperatuur in UHV via weerstandsverhiiting van een W filament dat met Pt omwikkeld was. De Pt atomen mengen eerst met het Ge substraat, maar verschijnen als atomaire ketens aan het oppervlak na een anneal stap bij hoge temperatuur. De atomaire Pt ketens zijn letterlijk kink- en defect vrij, en hebben lengtes tot enkele honderden van nanometers. Meer informatie kan ook gevonden worden in de volgende tijdschriften: Applied Physics Letters 83(22), 4610-4612 (2003) Physical Review Letters 95(11), 116801 (2005) Nano Letters 6(7), 1439-1442 (2006) Nanotechnology 18(36), 365305 (2007) De figuur is aangeleverd door Arie van Houselt en Harold Zandvliet van de Universiteit Twente. Kristallen van keukenzout via de gasfase gegroeid. Deze foto, gemaakt door Wim Noorduin en Sander Graswinckel van IMM Vaste Stof Chemie, Radboud Universiteit Nijmegen, was winnaar van de foto competitie bij de BACG/DACG bijeenkomst in Edinburgh, September 2006. Een Lage Energie Electronen Microscopie (LEEM) opname van een zelf-geassembleerde doolhofstructuur van Pb, gedeponeerd op een Cu(111) oppervlak. Het gedeponeerde lood vormt zowel een oppervlaktelegering (donker) als een overlaag structuur (licht). De twee oppervlaktestructuren hebben een verschillende oppervlaktespanning wat aanleiding geeft tot de zelf-assemblage van het doolhofpatroon wat in het plaatje te zien is. De lengteschaal van de afbeelding is 1.7 μm. Figure provided by Raoul van Gastel of the University of Twente. Groeispiralen op tetraceen. Links de experimentele vorm zoals waargenomen met behulp van een atomaire-kracht microscoop, rechts de voorspelling via een computersimulatie. Figure provided by Herma Cuppen of the Radboud University Nijmegen. Een SEM opname van L-glutamic acid: zichtbaar zijn platelets van de stabiele beta fase. Deze fase is genucleëerd en gegroeid vanuit (waarschijnlijk) een metastabiele druppel, ontstaan als gevolg van vloeistof-vloeistof ontmenging. De ontmenging is waargenomen tijdens pH-shift kristallisatie bij hoge oververzadiging in een voorgemengde oplossing, maar niet na-geroerde kristallisator. Figure provided by Marc Roelands of TNO. Computer simulation of a gold nanocrystal (NC). Its core consists of 309 gold atoms (shown as green spheres), in an icosahedral equilibrium structure. The core is capped with 80 thiol molecules (HS-(CH2)9-CH3), the sulfur atoms are colored yellow. The reasons of capping a NC are (1) to control the interactions between NCs, (2) to control the growth during colloidal synthesis, and (3) to passivate dangling bonds to prevent nonradiative recombination of electrons and holes at the surface. Computer simulations are used to investigate the influence of the capping layer on the interactions between NCs and on their self-assembling properties. Figure provided by Thijs Vlugt and Jan van der Eerden of the Universiteit Utrecht. Escher van keukenzout: Door via sublimatie en bij hoge oververzadiging te groeien, ontstaat een intrigerend netwerk van dendritische NaCl kristallen. Dit 3-dimenionale netwerk op micrometerschaal heeft een opvallende gelijkenis met sommige van de werken van M.C. Escher. De kristallen werden gegroeid door Wim Noorduin en Sander Graswinckel op de afdeling Vaste Stof Chemie van Willem van Enckevort en Elias Vlieg aan de Katholieke Universiteit Nijmegen. SEM-foto aangeleverd in 2003 door: Wim Noorduin, Sander Graswinckel, Willem van Enckevort en Elias Vlieg, Katholieke Universiteit Nijmegen. Een computersimulatie van een piramide die kan ontstaan tijdens het etsen van silicium. Dergelijke piramides zijn in de praktijk ongewenst. Voor dit onderzoek ontving Dr. Erik van Veenendaal op 8 november 2002 de Kristalgroeiprijs 2002. Het onderzoek werd uitgevoerd op de afdeling Vaste Stof Chemie van Prof.dr. E. Vlieg en Dr. W.J.P. van Enckevort van de Katholieke Universiteit Nijmegen, in samenwerking met de afdeling Micromechanische Transductietechniek van Prof. M. Elwenspoek van de Universiteit Twente. Figuur aangeleverd in 2003 door: Erik van Veenendaal, Elias Vlieg en Willem van Enckevort, Katolieke Universiteit Nijmegen. Polykristallijne goudfilm, opgenomen met de rastertunnelmicroscoop (STM). De 30 nm dikke film is in een ultrahoogvacuümsysteem bij kamertemperatuur opgedampt op een kwartssubstraat. De atomaire stappen, die in het plaatje van 350 × 350 nm2 goed te zien zijn, geven aan dat de dunne laag bestaat uit een verzameling tamelijk willekeurig georiënteerde kristallieten. Vanwege deze structuur is de laag zeer ruw. Door met de gebruikte variabele-temperatuur STM de laag te volgen tijdens opwarmen van kamertemperatuur tot 440 °C kon worden aangetoond dat de ruwheid eerst afneemt en vervolgens weer toeneemt. Deze wonderlijke variatie kon volledig worden verklaard op basis van veranderingen in de oriëntaties van de kristallieten en hun korrelgrenzen en van de gemiddelde afmetingen van de korrels. Dit werk is gepubliceerd in Phys. Rev. Lett. 91 (2003), 026101. Figuur aangeleverd in 2002 door: Marcel Rost, Dennis Quist, en Joost Frenken, Universiteit Leiden. Kristallografische Mondriaan opgenomen met de scanning electronen microscoop. We zien hier geörienteerde alizarine kristalletjes (een organische kleurstof) op een {100} NaCl substraat. De naaldrichting van de alizarine kristallen wijzen in de twee symmetrisch equivalente <011> richtingen. De kristalletjes zijn gegroeid door sublimatie vanuit de gasfase bij een temperatuur van zo'n 75 °C. Op de afdeling Vaste Stof Chemie van de KUN is onlangs gestart met een project om de epitaxiale groei van organische kristallen op anorganische substraten te bestuderen. In eerste instantie gebeurt dit via de groei van georiënteerde drie-dimensionale kiemetjes, die later aan elkaar groeien tot een éénkristal. Het grote voordeel van deze methode ten opzichte van de gebruikelijke heteroepitaxie via de groei van gesloten films over het gehele oppervlak, is dat hier de roosterparameters van het substraat en de gegroeide laag best enkele procenten (tot 10 %!) mogen afwijken. Het is de bedoeling om op deze wijze grotere kristallen te groeien van materialen die normalerwijze niet kristalliseren. Bovendien kan men op deze wijze nieuwe polymorfen geforceerd nucleeren. Voor de onderzoekers is natuurlijk het verkrijgen van fundamentele kennis van kiemvormingsprocessen in complexe systemen het belangrijkst. Figuur aangeleverd in 2002 door: Sander Kleine, Mirjam Leunissen en Willem van Enckevort, Katholieke Universiteit Nijmegen. Opname met een atomaire kracht-microscoop van het oppervlak van een laagje YBa2Cu3O7-d op een ondergrond van SrTiO3. Links het oppervlak direct na het maken ervan, rechts na vijf seconden etsen. Er zijn putjes ontstaan die rondom eilandjes liggen. Er blijkt een direct verband tussen de hoeveelheid defecten en de sterkte van het magneetveld waarbij de kritische stroom-dichtheid maximaal is. Dat deze lineaire defecten de vortices zo goed vast pinnen, blijkt te komen omdat de lineaire defecten en de vortices evenwijdig aan elkaar staan en van dezelfde orde van grootte zijn. Daardoor worden de vortices over hun hele lengte vastgehouden. De lineaire defecten ontstaan vanzelf en blijken geordend (het putjespatroon dat door het oplossen ontstaat, is heel regelmatig). Proeven om kunstmatig dergelijke defecten aan te brengen, leverden een minder goed resultaat op omdat die defecten niet geordend ontstaan. Figuur aangeleverd in 2001 door: Jeroen Huijbregtse en Bernard Dam, Vrije Universiteit Amsterdam In-situ Scanning Tunneling Microscope (STM) opname van het (110) oppervlak van een goudkristal. Het oppervlak is door een combinatie van ionenbeschieting en verhitting op een schaal van tientallen tot honderden nanometers kunstmatig verruwd. Elk van de fijne lijntjes is een atomaire stap op het oppervlak. Als gevolg van de speciale atomaire stapeling van dit oppervlak, in een zogenaamde "missende-rijen" reconstructie, worden de stappen gedwongen om zeer ongebruikelijke structuren aan te nemen. Als gevolg hiervan ontwikkelen de bergen en dalen een "amandel"-vorm, gekenmerkt door twee gekromde zijden, aan twee kanten aaneengesloten in een scherpe hoek. Tussen de amandels worden netwerken van elkaar kruisende stappen waargenomen. Op basis van de vormingsenergieën van stappen en kinken op dit oppervlak kunnen de vormen kwantitatief worden verklaard. Dit werk is dit jaar gepubliceerd in Phys. Rev. Lett. 84 (2000), 1966-1969. Figuur aangeleverd in 2000 door: Marcel Rost en Joost Frenken, Universiteit Leiden In-situ Scanning Tunneling Microscope (STM) opname van het (001) oppervlak van een koper kristal. Het regelmatige patroon van kleine bobbeltjes komt overeen met het atomaire rooster van koper-atomen. De grote bobbels zijn indiumatomen die bij kamertemperatuur in een vacuüm-systeem zijn opgedampt. Deze indiumatomen zijn spontaan naar binnen gediffundeerd in de buitenste atoomlaag van het koperkristal. Elk indiumatoom neemt de plaats in van één koperatoom. De indiumatomen zorgen er voor dat de groei van koper op dit oppervlak laag voor laag plaatsvindt, in plaats van in de vorm van ruwe, drie-dimensionale groei. De indium-atomen blijken zelf binnen de buitenste koper-laag een wonderlijke diffusiebeweging uit te voeren, waarbij ze "reuzesprongen" maken van meerdere atoomafstanden. Dit blijkt het gevolg te zijn van de ultrasnelle diffusie van een uiterst lage dichtheid van oppervlaktevacatures (ontbrekende koperatomen in de buitenste laag). Figuur aangeleverd in 2000 door: Raoul van Gastel en Joost Frenken, Universiteit Leiden Ex-situ Atomic Force Microscope (AFM) opname van het (001) oppervlak van een uit de oplossing gegroeid n‑C40H82 kristal. Een n-C40H82 paraffine molecuul is een onvertakte 5 nm lange alkaanketen met 40 C atomen. In de ruimtegroep van deze kristallen, Pca21, staan de moleculen alle parallel aan elkaar; loodrecht op het (001) vlak. De ruitvorm van de enkel- en tweevoudige spiralen getoond op het (001) vlak weerspiegelt de ruimtegroep-symmetrie. De tredes op het oppervlak zijn alle mono-moleculair. Behalve de rechte spiraal-tredes die tijdens de groei zijn ontstaan, zijn er ook onregelmatige tredes te zien. Deze onregelmatige tredes kruisen de spiraaltredes en kruisen ook zichzelf, zoals in de inzet is te zien. De oorzaak van deze wonderlijke tredekruisingen is de verplaatsing van dislocaties na het groeien. Door krachten van buitenaf zijn sommige schroefdislocaties verplaatst, waarbij ze een onregelmatig trede-spoor achter zich laten. Deze sporen, die bestaande trede-patronen kunnen doorkruisen, leiden uiteindelijk naar een andere dislocatie met tegengesteld teken waarop annihilatie van de dislocaties volgt, of naar de rand van het kristal. Illustratie aangeleverd in 2000 door: Marco Plomp en Peter van Hoof, Katholieke Universiteit Nijmegen.