Forskere foreslår nyt materiale til ændring af overfladeegenskaber

Forskere fra Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) foreslået at bruge sulfonimidbaserede dendrimerer til at lave tykfilm med ét molekyle og faktisk skabt en sådan beskyttende vandafvisende film af det nye materiale, der kan modificeres for at opnå andre ønskede overfladeegenskaber. Deres resultater blev offentliggjort i tidsskriftet, Anvendt overfladevidenskab.

Hurtig udvikling af nye materialer fremmer behovet for avancerede overfladebeskyttelses- og modifikationsteknikker. Forskere har travlt med at lede efter måder at forlænge materialernes levetid og skabe nye nyttige funktioner og samtidig bevare deres naturlige egenskaber intakte. Så langt, polymerer har typisk været anvendt til dette formål. Imidlertid, brug af polymerer sammen med andre former for beskyttelse kan ændre materialets naturlige egenskaber, såsom gennemsigtighed, ledningsevne eller hårdhed. En lovende forskningslinje ville være at skabe tynde monomolekylære lag, der kan give en overflade nyttige egenskaber uden at påvirke materialets iboende egenskaber, og dendrimere er blandt potentielle kandidater til enkeltlag.

"Dendrimerer er unikke molekyler med en stærkt ordnet homogen monodispers struktur og trælignende forgrening på højt niveau, der måler mindst 1 nm og har en strengt defineret molekylvægt "siger Julia Bondareva, en ph.d. elev på Skoltech. Syntesen og forskningen i egenskaberne af sulfonimidbaserede dendrimerer blev indledt af Oleg Lukin, seniorforsker ved Skoltech. Hans undersøgelser fik ideen om at bruge dendrimerer til funktionelle overfladebelægninger. Tidligere, en CDMM-forskergruppe ledet af Oleg Lukin havde udgivet et papir om syntesen af ​​sulfonamidbaserede naphthyl-dekorerede dendrimerer i Synthetic Communications. Da naphthylgrupperne sammen med de lange alkylkæder gør molekylet hydrofobt, forskerne besluttede at lave vandafvisende film baseret på de strukturer, de tidligere havde opnået.

Der er mange måder at oprette og anvende film på en overflade, men få gør det muligt at kontrollere filmtykkelsen. Forskerne brugte den velkendte Langmuir-Blodgett-teknik til at opnå ultratynd film med en ordnet struktur og anvende den på overfladen. "Det viste sig, at dendrimers naphthylgruppe ikke kun styrer filmens hydrofobe egenskaber, men også muliggør yderligere binding af dendrimermolekylerne til at danne en tæt og stabil film, "Julia Bondareva forklarer.

Interessant nok, undersøgelsen afslørede, at overfladebefugtbarheden afhænger af filmens ruhed. Yderligere undersøgelser bør muliggøre forudsigelse af dendrimerfilmens fugtbarhed baseret på det rumlige arrangement af hydrofobe funktionelle grupper. Dette vil være et stort skridt fremad i planlægning og implementering af dendrimersyntese.

Forskerne skabte den vandafvisende overflade som en model, der viser, at sulfonimid-dendrimerer kan fungere som byggesten til en stabil film, der giver overfladen særlige nyttige egenskaber, hver afhængig af den anvendte funktionelle gruppe. Valg af den rigtige funktionelle gruppe muliggør selektiv binding til lægemiddelmolekylet og derfor, ved hjælp af en dendrimer til lægemiddeloverførsel. Også, en dendrimer kan fungere som en sensor, hvis den funktionelle gruppe har selvlysende egenskaber. Det er ganske tænkeligt, at dendrimere kan have flere andre applikationer.