Verdens første til at levere byggesten til nye nano-enheder

(PhysOrg.com) - Forskere ved University of Nottingham har fået et stort gennembrud, der kunne være med til at forme fremtiden for nanoteknologi, ved at demonstrere for første gang, at 3D-molekylære strukturer kan bygges på en overflade.

Opdagelsen kan vise sig at være et væsentligt skridt fremad mod udviklingen af ​​nye nano-enheder såsom banebrydende optiske og elektroniske teknologier og endda molekylære computere.

I et papir udgivet i det prestigefyldte tidsskrift Naturkemi , teamet af kemikere og fysikere i Nottingham har vist, at ved at introducere et 'gæstemolekyle' kan de bygge molekyler opad fra en overflade i stedet for kun 2-D-formationer, der tidligere var opnået.

En naturlig biologisk proces kendt som 'selvsamling' betød, at når forskerne først introducerede andre molekyler på en overflade, arrangerede deres vært dem spontant i en rationel 3D-struktur.

Professor Neil Champness sagde:"Det er den molekylære ækvivalent af at smide en bunke mursten op i luften, og når de kommer ned igen, bygger de spontant et hus.

"Indtil nu har dette kun været muligt i 2-D, så for at fortsætte analogien ville de molekylære 'mursten' kun danne en sti eller en gårdhave, men vores gennembrud betyder nu, at vi kan begynde at bygge i den tredje dimension. Det er et vigtigt skridt fremad mod nanoteknologi. "

Tidligere har forskere har anvendt en teknik, der findes i naturen ved at bruge hydrogenbindinger til at holde DNA sammen for at opbygge todimensionel molekylær struktur.

Den nye proces involverede introduktion af et gæstemolekyle - i dette tilfælde en 'buckyball' eller C ₆₀ - på en overflade mønstret af en række tetracarboxylsyremolekyler. Buckyballs sfæriske form betyder, at de sidder over molekylets overflade og tilskynder andre molekyler til at danne sig omkring dem. Det giver forskere en helt ny og kontrolleret måde at opbygge yderligere lag på overfladen af ​​molekylet.

Arbejdet er kulminationen på fire års forskning ledet af professorer Champness og Beton fra School of Chemistry og School of Physics and Astronomy.

Forskningspapiret er det andet betydelige gennembrud, som teamet har rapporteret i de seneste uger. I september, et papir i Naturkommunikation afslørede, at de for første gang havde demonstreret den måde, hvorpå et uregelmæssigt formet molekyle adsorberes på en overflade. Det repræsenterer et skridt i retning af at kunne udnytte potentialet i disse molekyler, som har yderst nyttige egenskaber, ved at organisere dem til at danne strukturer. De kunne tilbyde en måde at bygge nye datalagringsenheder på, der er størrelsesordener mindre end deres eksisterende siliciumbaserede kolleger.