Sneeuwvlokjes

Een vraag van een lezer: waarom zijn de takken van een sneeuwvlokje onderling identiek? Met andere woorden, waarom vertakken ze op dezelfde plaatsen?

SnowflakeIk dacht dat ik een goed idee had, en dat heb ik gechecked bij een prof ‘vaste stof chemie’. Water in de wolken is ijskoud, maar gasvormig. Op het moment dat de concentratie water hoog genoeg wordt vallen ze als ijsklontjes naar beneden en op een warme dag zullen ze smelten tot hele kleine druppels. Deze druppels willen een klein oppervlak ten opzichte van hun inhoud en groeien (clusteren) tot volwaardige druppels. Dit noemen wij ‘regen’.

Ik weet niet precies waar in de lucht, en bij welke omstandigheden, maar het blijkt dat sneeuvlokjes op soortgelijke manier ontstaan. Op een koude dag zullen de kleine ijsklontjes naar beneden vallen en niet smelten tot kleine druppels. Ze zullen ijskoude watermoleculen tegenkomen. Die moleculen zullen aan het ijsklontje vast groeien. Onder bepaalde omstandigheden zullen die moleculen op een bepaalde manier aangroeien, maar omdat de druk, temperatuur en nog wat andere dingen varieren tijdens de ‘val’, zullen ze anders aangroeien.

Dit vergt wat inbeeldingsvermogen: een ‘perfect’ zeshoekig (prisma-vormig) waterkristalletje groeit aan. Eerst groeien er 6 gelijke puntjes op de grensvlakken aan, de omstandigheden (temperatuur) verandert iets, er groeien op de 6 puntjes 6 gelijke vriemeltjes aan. Aan die vriemeltjes groeien weer 6 identieke andere vriemeltjes aan en zo groeit het sneeuwvlokje.

Natuurlijk valt het ijsblokje c.q. sneeuwvlokje niet de hele tijd, maar waait wat opzij en omhoog en krijgt zo genoeg tijd om aan te groeien. Dit verklaart dat geen enkel sneeuwvlokje op een ander vlokje lijkt en dat ze allemaal in grootte verschillen, maar dat de 6 takken van een vlokje onderling identiek zijn.

Beantwoord dit je vraag Sidney?

Zusje

Na een lezing over de gevaren van nanomaterialen, wil ik de mening van m’n zusje horen. Ze gaat straks haar HAVO examen doen. Na kernenergie en gentherapie, willen veel organisaties dat ‘nano’ niet dezelfde negatieve bijsmaak krijgt.

Waarop m’n zusje — zonder een greinte sarcasme — ad rem antwoordt: “Ik vind dat teveel mensen een mening hebben over iets waar ze geen  verstand van hebben. En ik studeer geen scheikunde.”

Nanorobotics

Waarom we deze weblog begonnen zijn? Omdat niet iedereen alles kan weten, maar mensen hebben wel graag overal een mening over. Wij willen jullie helpen je een fatsoenlijke mening te kunnen vormen.

Gisteravond op een feestje met veel eerstejaars scheikundigen hoorde ik dat nanobots de nieuwe hype zijn. In Amerika en de UK in ieder geval. In Nederland hoor ik er nooit iemand over.

Twee feitjes: 1) nanobots zijn automatische machines op nanoschaal (alles tussen 10^{-9} en 10^{-7} meter) en 2) in het state of the art onderzoek is het (met veel moeite) mogelijk om balletjes te maken met vertakkingen, waarbij alle balletjes ongeveer dezelfde grootte hebben én op nanoschaal zijn. Ik heb nog nooit van een (toepassing van een) werkende nanomoter gehoord, noch van een object op nanoschaal dat goed (reversibel) kan bewegen. Robots op nanoschaal zijn net zo werkelijk als een praktische tijdmachiene. Sterker nog, enig idee hoe goed we tegenwoordig zijn met robotics? Zolang ze maar één of twee dingen hoeven te doen werken ze prima, maar verder vind ik het vooral tegenvallen (lees: I robot is geen nabije-toekomstmuziek).

Op de jijbuis zijn massa’s filmpjes waarin Het Volk gewaarschuwd wordt tegen De Regering omdat zijn ook al vliegende vogelrobots hebben ter grootte van een knikker, dus de nanobots zitten eraan te komen. Geef toe, heeft dit niet een enorm vliegtuigstrepen-gehalte?

We sluiten af met een nanobot theme song, gesponsord door The Americain Nanobot Council, en een vraag aan jullie: wat zijn jullie ervaringen met nanorobotics? Zijn er mensen in de zaal die wel in vliegtuistrepen geloven of nanobots een serieuze bedreiging vinden?

For further reading: Prey — Self assembling nanostructures become alive and thinking van Michael Crichton (2002).

Dansende deeltjes (deel 2)

In deze miniserie getiteld ‘Dansende deeltjes’ beschrijven we drie manieren waarop het getal van Avogadro is bepaald. In het eerste deel zagen we dat hele kleine stuifmeelkorreltjes in water zich net zo gedragen als de moleculen in de lucht: des te hoger je in zo’n suspensie komt, des te lager de concentratie van de stuifmeelkorreltjes wordt. Hetzelfde gebeurt met de concentraties van stikstof, zuurstof en dergelijke als je hoger in de lucht komt. Uit dit fenomeen kon Jean Baptiste Perrin in 1909 de constante van Boltzmann bepalen, en daarmee het getal van Avogadro: N_\mathrm{A}= R / k_\mathrm{B}. In deze formule is R de gasconstante die wel bekend was.

Brownse beweging

In 1828 zag botanist Robert Brown dat er in de vacuoles (blaasjes gevuld met vloeistof) van stuifmeelkorrels iets zat, dat continu bewoog. Eerst dacht hij dat dit kwam doordat de stuifmeelkorrels op een of andere manier ‘levend’ waren. Echter, ook de stuifmeelkorrels van een plant die meer dan 100 jaar dood was, vertoonden dit vreemde gedrag. Ook niet-organisch materiaal zoals hele kleine glaskorreltjes vertoonde deze merkwaardige beweging. Met leven kon het dus niks te maken hebben. Maar waarmee dan wel? Verder lezen Dansende deeltjes (deel 2)