Las imperfecciones que atraviesan los cristales líquidos se pueden usar como tubos minúsculos, canalizando moléculas en posiciones específicas para formar nuevos materiales y estructuras a nanoescala, según los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison. El descubrimiento podría tener aplicaciones en campos tan diversos como la electrónica ymedicamento.
"Al controlar la geometría del sistema, podemos enviar estos canales de un punto a otro", dice Nicholas Abbott, profesor de ingeniería química y biológica de la UW-Madison. "Es un enfoque bastante versátil".
Hasta ahora, Abbott y sus colaboradores en el Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales de UW-Madison MRSEC han podido ensamblar fosfolípidos, moléculas que pueden organizarse en capas en las paredes de las células vivas, dentro de defectos de cristal líquido.
Su técnica también puede ser útil para ensamblar cables metálicos y varias estructuras semiconductoras vitales para la electrónica. También existe la posibilidad de imitar las capacidades selectivas de una membrana, diseñando un defecto para que un tipo de molécula pueda pasar mientras que otros no.
"Este es un descubrimiento habilitante", dice Abbott. "No estamos buscando una aplicación específica, pero estamos mostrando un método versátil de fabricación que puede conducir a estructuras que no puede hacer de otra manera".
Los investigadores, incluidos los estudiantes graduados de UW-Madison Xiaoguang Wang, Daniel S. Miller y Emre Bukusoglu, y Juan J. de Pablo, un ex profesor de ingeniería de UW-Madison ahora en la Universidad de Chicago, publicaron detalles de su avanceesta semana en el diario Materiales de la naturaleza .
Durante aproximadamente 20 años, la investigación de Abbott ha examinado las superficies de los materiales blandos, incluidos los cristales líquidos, una fase particular de la materia en la que los materiales similares a los líquidos también exhiben parte de la organización molecular de los sólidos.
"Hemos trabajado mucho en el pasado en las interfaces de los cristales líquidos, pero ahora estamos mirando dentro del cristal líquido", dice. "Estamos viendo cómo usar la estructura interna del líquidocristales para dirigir la organización de las moléculas. No existe un ejemplo previo del uso de un defecto en un cristal líquido para moldear la organización molecular ".
Cuando los investigadores manipulan la geometría de un sistema cristalino líquido, pueden producirse una variedad de defectos diferentes. El grupo de Abbott ensambló cristales líquidos con defectos en forma de cuerdas o líneas que llaman "descoloraciones", que formaron plantillas que podrían llenar con anfifílico agua- y moléculas grasas.
Entonces pueden unir conjuntos de moléculas y eliminar las plantillas de cristal líquido, dejando atrás los bloques de construcción anfifílicos en una estructura duradera a nanoescala.
La investigación es un ejemplo de cómo la investigación de cristales líquidos nos está llevando del mundo nano al macro, dice Dan Finotello, director del programa en la National Science Foundation, que financia el MRSEC.
"También es una demostración exquisita del alto impacto de los programas MRSEC", dice Finotello. "Los MRSEC reúnen a varios investigadores de variada experiencia y experiencia complementaria que luego pueden avanzar la ciencia a un ritmo considerablemente más rápido".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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