Cómo las moléculas se auto-ensamblan en superestructuras
Los investigadores controlan el tamaño de las superestructuras moleculares en las superficies
La mayoría de las unidades funcionales técnicas se construyen poco a poco según un plan de construcción bien diseñado. Los componentes son colocados secuencialmente por humanos o máquinas. La vida, sin embargo, se basa en un principio diferente. Comienza de abajo hacia arriba con el auto-ensamblaje molecular. La cristalización del azúcar o la sal son ejemplos simples de procesos de auto-ensamblaje, donde se forman cristales casi perfectos a partir de moléculas que se mueven aleatoriamente en una solución. Para comprender mejor el crecimiento de las estructuras macroscópicas a partir de las moléculas, un equipo de investigación de físicos y químicos de la Universidad de Kiel ha imitado tales procesos con moléculas hechas a medida. Como se informó recientemente en la revista Angewandte Chemie, fabricaron una variedad de patrones en una amplia gama de tamaños, incluyendo las estructuras más grandes reportadas hasta ahora.
Imagen de microscopía de barrido de túnel (STM) de un auto-ensamblaje de moléculas triangulares en una superficie plateada. El patrón repetido (la mitad de un patrón está indicado en amarillo) tiene un tamaño de 45 nanómetros. Cada punto corresponde a una molécula con un diámetro de
© Manuel Gruber and Torben Jasper-Tönnies
Los investigadores depositaron moléculas triangulares (metiltrioxatriangulenium) en superficies de oro y plata y observaron su auto-ensamblaje en superestructuras de panal de abeja utilizando un microscopio de túnel de barrido. Las estructuras están compuestas por patrones periódicos con tamaños controlables. "Nuestros mayores patrones fabricados contienen subunidades de 3.000 moléculas cada una, lo que es aproximadamente 10 veces más de lo que se ha informado anteriormente", dice el Dr. Manuel Gruber, un físico de la Universidad de Kiel. El equipo también desarrolló un modelo de las fuerzas intermoleculares que impulsan el auto-ensamblaje. "La característica única de nuestros resultados es que podemos explicar, predecir e incluso controlar su tamaño", continúa Gruber.
La comprensión detallada de las fuerzas motrices que controlan el tamaño de los patrones es prometedora para las aplicaciones de la nanotecnología y, en particular, para la funcionalización de las superficies. Se puede prever la puesta a punto de varias propiedades físicas como la electrónica, la óptica o la reactividad a los gases de un material controlando el tamaño de las superestructuras de su superficie.
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