Nieuws

Een bijzonder krimpend goedje


De meeste materialen zetten uit wanneer je ze verwarmt. Het poeder scandiumfluoride niet: het krimpt dan juist. Wetenschappers van Caltech (VS) hebben ontdekt hoe het materiaal dat doet.

Normaal gesproken maakt hitte dat moleculen harder gaan bewegen, of vibreren. De moleculen bewegen uit elkaar en het hele materiaal dijt uit. Waarom scandiumfluoride-moleculen dan juist dichter op elkaar gaan zitten, was tot nu toe een raadsel voor natuurkundigen.

Door de moleculen van het goedje te beschieten met neutronen terwijl het werd verwarmd, kon het Caltech-team de vibraties meten. Computersimulaties van die vibraties legden vervolgens het trucje van scandiumfluoride bloot.

Een snapshot van de computersimulaties waarin de vibraties van scandiumfluoride-moleculen zichtbaar werden gemaakt. (Beeld: Caltech/C. Li et al.)

Je kunt je het geheel van scandiumfluoride-moleculen voorstellen als op het plaatje hiernaast. De atomen zijn hier zichtbaar als gekleurde bollen: fluoride in het groen en scandium in het geel. De bindingen tussen de atomen gedragen zich als veertjes.

Wanneer de atomen beginnen te vibreren tijdens het verhitten, gaan ze dankzij de ‘veertjes’ alle kanten op bewegen. Maar de fluoride-atomen bewegen doordat ze in het rooster vastzitten meer op-en-neer dan van links naar rechts. Dat maakt dat ze de scandium-atomen met elke zwaai dichter naar elkaar toe brengen. Het materiaal krimpt daarmee in zijn geheel. Zie hier hoe dat eruit ziet:

De bijzondere eigenschappen van krimpende materialen als scandiumfluoride maakt ze perfect voor apparaten waarin precisie vereist is, zoals klokken. Zo’n krimpende stof kan daarbij de uitzettende effecten van normale materialen teniet doen.

Het onderzoek staat beschreven in de recentste editie van Physical Review Letters.

Follow Faqtman on Twitter