Præcis at arrangere nanopartikler for at udvikle plasmoniske molekyler

I molekylernes utroligt lille verden går de elementære byggesten – atomerne – sammen i et meget regelmæssigt mønster. I modsætning hertil er der i den makroskopiske verden med dens større partikler meget større uorden, når partikler forbindes.

Det er nu lykkedes et forskerhold ved universitetet i Göttingen at opnå det samme præcise arrangement af atomer vist i molekyler, men ved hjælp af nanometerstore partikler, kendt som "plasmoniske molekyler" - kombinationer af metalliske strukturer i nanoskala, der har unikke egenskaber. Resultaterne blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition , som har klassificeret artiklen som et "meget vigtigt papir."

Der er et overgangsområde mellem molekylære og makroskopiske niveauer, en mellemzone kaldet nanometerområdet, hvor der ofte er en uordnet aggregering af partikler. Præcis arrangement af strukturer i nanometerstørrelse er en af ​​de store udfordringer i den igangværende miniaturisering inden for elektronik, optik og medicin.

I denne nye proces udviklet af Dr. Yinging Cai og professor Philipp Vana ved Göttingen Universitets Institut for Fysisk Kemi, blandes de nanometerstore partikler sammen som i en kemisk reaktion og arrangerer sig selv helt uafhængigt i molekylelignende strukturer.

"Tilgangen her er at forbinde partiklerne ved hjælp af skræddersyede polymerkæder, der griber sammen som to hænder. Vi kan styre kraften af ​​dette håndtryk via typen og længden af ​​polymererne og via det anvendte opløsningsmiddel, hvori reaktionen finder sted." forklarer Cai. Resultatet er plasmoniske molekyler, som alle har det samme regelmæssige arrangement og kan produceres hurtigt i store mængder - en vigtig forudsætning for at gøre disse forbindelser nyttige og anvendelige til en lang række funktioner i nanoteknologiens verden.

"Ved at udvikle disse plasmoniske molekyler har vi været i stand til at etablere kemiske principper i nanoverdenen, der åbner et helt nyt kosmos," siger Vana. "Og vi er måske netop vidne til fødslen af ​​en ny form for plasmonisk kemi, der kan føre til et væld af nye nanomaterialer."

Flere oplysninger: Yingying Cai et al., 2D Plasmoniske Molecules via Hydrogen Bond Interaction between Polymer-Grafted Nanopartikler, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202309798

Journaloplysninger: Angewandte Chemie International Edition

Leveret af University of Göttingen