Hvordan molekyler selv samler sig til overbygninger

De fleste tekniske funktionelle enheder er bygget bit for bit i henhold til en veldesignet byggeplan. Komponenterne sættes sekventielt på plads af mennesker eller maskiner. Liv, imidlertid, er baseret på et andet princip. Det starter bottom-up med molekylær selvsamling. Krystallisationen af ​​sukker eller salt er enkle eksempler på selvmonteringsprocesser, hvor næsten perfekte krystaller dannes fra molekyler, der tilfældigt bevæger sig i en opløsning. For bedre at forstå væksten af ​​makroskopiske strukturer fra molekyler, et forskerhold af fysikere og kemikere ved Kiel University har efterlignet sådanne processer med specialfremstillede molekyler. Som for nylig rapporteret i journalen Angewandte Chemie de fremstillede en række mønstre over en lang række størrelser, herunder de største strukturer, der er rapporteret hidtil.

Forskerne deponerede trekantede molekyler (methyltrioxatriangulenium) på guld- og sølvoverflader og observerede deres selvsamling i bikageoverbygninger ved hjælp af et scannende tunnelmikroskop. Strukturerne består af periodiske mønstre med kontrollerbare størrelser. "Vores største fremstillede mønstre indeholder underenheder på 3.000 molekyler hver, hvilket er cirka 10 gange mere end tidligere rapporteret, "siger Dr. Manuel Gruber, en fysiker fra Kiel University. Teamet udviklede også en model af de intermolekylære kræfter, der driver selvsamlingen. "Det unikke ved vores resultater er, at vi kan forklare, forudsige og endda kontrollere deres størrelse, "Gruber fortsætter.

Den detaljerede forståelse af drivkræfterne, der kontrollerer størrelsen af ​​mønstrene, lover for nanoteknologiske applikationer, og især til funktionalisering af overflader. Det kan overvejes at indstille forskellige fysiske egenskaber som elektronisk, optisk eller reaktivitet for gasser af et materiale ved at kontrollere størrelsen af ​​overbygningerne på dets overflade.