Van modellendoos naar 3D-print
Welke scheikundige kent ze niet? De modellendozen die tot op heden in scheikundelessen worden gebruikt om organische moleculen drie-dimensionaal te visualiseren. Een molecuulmodel is feitelijk een schaalmodel dat een sterk vergrote ruimtelijke voorstelling geeft van een molecuul. De meeste molecuulmodellen zijn gebaseerd op een zogenaamd ball-and-stick-principe. Hierbij worden de atomen als bollen en de bindingen als staafjes voorgesteld. Dit zijn de meest voorkomende molecuulmodellen en worden wereldwijd gebruikt om moleculen ruimtelijk voor te stellen. Om een onderscheid te maken tussen de verschillende atomen, krijgen ze elk een kleur. Zo is bijvoorbeeld koolstof zwart, waterstof wit, zuurstof rood en stikstof blauw. Als voorbeeld nemen we cafeïne. Cafeïne of coffeïne, ook bekend onder de naam theïne, is een alkaloïde die onder andere voorkomt in koffiebonen, thee en cacaobonen. Cafeïne als zuivere stof is een wit poeder met een bittere smaak. Het is een milde psychoactieve stof met een stimulerende werking. Molecuulmodel en structuurformule van cafeïne zijn beneden weergegeven.
Binnen Green PAC COCI in Emmen wordt onderzoek uitgevoerd om molecuulmodellen met een 3D-printer te printen. Vanuit het open-source computerprogramma Jmol kunnen eenvoudig 3D-modellen van organische moleculen worden geëxporteerd op basis van zogenaamde CAS nummers. Door gebruik te maken van computerprogramma’s als ChemSketch of ChemDraw kunnen ook eigen 3D-molecuulmodellen worden opgebouwd en geëxporteerd.
In de volgende stap wordt de geëxporteerde file met een conversieprogramma (Meshlab) omgezet naar een zogenaamde stl-file. Deze stl-file wordt tenslotte gebruikt om op de 3D-printer de gewenste drie-dimensionale structuur van moleculen te printen. In dit onderzoek is gebruik gemaakt van een Objet 30 printer. De Objet 30 printer is een professionele hoge resolutieprinter welke gebruikt maakt van een uv-hardende kunststof (fotopolymeer). De gebruikte techniek wordt ook wel de PolyJet Printing techniek genoemd. Molecuulmodel en 3D-geprinte molecuulmodel van cafeïne zijn beneden weergegeven.
Het onderzoek binnen Green PAC COCI richt zich momenteel op het aanbrengen van de juiste kleuren voor de verschillende atomen in het model.
Voor meer informatie zie ook het gehele onderzoeksproject rond 3D printen.
