Nano-notch sender selvsamlende polymerer ind i en spiral

En simpel cirkulær eller sekskantet hul skrevet i silicium kan bruges til at generere selvsamlende polymerspiraler takket være tilføjelsen af ​​et lille hak i skabelonen, rapporterer videnskabsmænd i lanceringen af Nano Futures .

Hvad mere er, ændring af hakkets form giver brugerne mulighed for at vælge retningen af ​​spiralen for at generere enten venstre- eller højrehåndede mønstre, og endda skabe dobbeltspiraler.

Nano- og mikromønstrede substrater åbner døren til en række anvendelser fra kemisk registrering til datalagring, men komplekse former kan nogle gange være svære at generere hurtigt, og i stort antal. En måde at undgå dette på er at bruge materialer - i dette tilfælde, diblok copolymer tynde film - der kan samles selv eller omarrangere sig selv som svar på skabeloner, der er nemme at lave, såsom cirkulære eller kærvede fordybninger.

"Harvet bryder symmetrien og giver kontrol over spiralretningen, " forklarede Caroline Ross fra Massachusetts Institute of Technology, OS, som ledede en team-indsats, der involverede kolleger på campus såvel som videnskabsmænd baseret i Korea og Singapore.

Det er vigtigt at forstå, hvordan man programmerer spiralens retning, da funktionen kunne bruges til at formidle 'håndhed' (kiralitet) i en analytisk enhed – f.eks. at konfigurere substrater, der er følsomme over for chirale arrangementer såsom DNA, aminosyrer og proteiner.

I undersøgelsen, gruppen – som omfatter forskerne Hong Kyoon Choi, Jae-Byum Chang, Adam Hannon, Joel Yang, Karl Berggren og Alfredo Alexander-Katz – brugte en matematisk model til at gengive de buede morfologier observeret i deres eksperimenter.

"Vi ønskede at forstå dannelsen af ​​spiraler mere detaljeret, hvad der styrer deres chiralitet, og konkurrencen mellem spiraler versus koncentriske ringe, " tilføjede Ross.

Uden hakket, aflejring af polymer i cirkulære fordybninger (med en indre diameter på 350 nm) frembragte et sæt af fire koncentriske ringe i hver af miniatureskabelonerne. Men med funktionen, i stedet blev der etableret spiralmønstre.

Simuleringer gjorde det muligt for holdet at udforske, hvordan den begrænsende geometri fører til dannelsen af ​​sådanne ringformede eller spiralformede mikrodomæner. I arbejdet, forskerne bemærker, at et spiralarrangement undgår de energimæssige omkostninger forbundet med belastning i koncentriske ringe (som ville blive forvrænget på grund af tilstedeværelsen af ​​hakket).

Yderligere analyse foretaget af teamet identificerede effekten af ​​at gøre hakket slankere eller bredere, og også hvad der sker, når der bruges ikke-cirkulære gruber.

Alle detaljer kan findes i journalen Nano Futures – en ny titel, der udgiver grundlæggende og anvendt forskning på forkant med nanovidenskab og teknologisk innovation.