Las monocapas orgánicas autoensambladas SAM han existido durante más de cuarenta años. La forma más utilizada se basa en los tioles, unidos a una superficie metálica. Sin embargo, aunque los SAM de tiol son muy versátiles, también son químicamente inestables.La exposición de estas monocapas al aire conducirá a la oxidación y descomposición en un solo día. Los científicos de la Universidad de Groningen han creado SAM utilizando bolas de bucky funcionalizadas con 'colas' de etilenglicol. Estas moléculas producen monocapas autoensambladas que tienen todas las propiedades del tiolLos SAM, pero permanecen inalterados químicamente durante varias semanas cuando se exponen al aire. Esta robustez los hace mucho más fáciles de usar en investigaciones y en dispositivos. Se publicó un artículo sobre estos nuevos SAM Materiales de la naturaleza el 30 de enero
Las monocapas autoensambladas son estructuras dinámicas, explica el Profesor Asociado de Química y Dispositivos de Materiales Orgánicos de la Universidad de Groninga, Ryan Chiechi: "Estas monocapas se auto reparan y las moléculas encontrarán continuamente el empaque más eficiente. Además, todos los procesos son reversibles,y es posible cambiar su composición. "Esto distingue a los SAM de otras monocapas que se utilizan para funcionalizar superficies." Estos a menudo son muy estables, pero no se autoensamblan y carecen de la dinámica de los SAM ".
túnel cuántico
Las SAM basadas en la unión de tioles grupos que contienen azufre al metal son ampliamente estudiadas y utilizadas. Las aplicaciones de las SAM varían desde el control de la humectación o adhesión a las superficies, creando resistencia química en la litografía, hasta la producción de sensores o nanofabricaciónLas monocapas también se pueden usar para producir electrónica molecular. Chiechi: "La corriente eléctrica pasará a través de una monocapa por medio de túneles cuánticos. Y pequeñas modificaciones en la capa molecular pueden alterar las propiedades de los túneles. A través de tal adaptación química, es posible crearnuevos tipos de electrónica '
Sin embargo, los SAM basados en tiol más utilizados son sensibles a la oxidación cuando se exponen al aire. Sin protección, no durarán un solo día. 'Esto significa que necesita todo tipo de equipo para mantener el aire afuera cuando trabaje conestos SAM para electrónica molecular '', explica Chiechi. '' También hace que sea difícil usarlos en un contexto biológico ''.
buckyballs funcionalizadas
Aquí es donde entran los nuevos SAM basados en buckyball. En un esfuerzo conjunto, los científicos del Instituto Stratingh de Química y el Instituto Zernike de Materiales Avanzados de la Universidad de Groninga han descubierto y caracterizado las propiedades de los fullerenos funcionalizados con glicol-éter. Las bolas de bucky se adhieren a superficies metálicas incluso más fuertes que los tioles. Las colas de glicol-éter son polares y en solventes orgánicos, esto induce la formación de una bicapa. "Simplemente coloque el metal en una solución de estas bolas de bucky funcionalizadas y se formará la bicapa.a través del autoensamblaje ", dice Chiechi. Además, los SAM preparados de esta manera son muy resistentes a la oxidación: cuando se dejan expuestos al aire, permanecerán intactos durante al menos 30 días.
"Nuestros resultados sugieren fuertemente que las colas de las moléculas están entrelazadas. Esto da como resultado una estructura estable y muy dinámica donde las moléculas pueden moverse libremente, lo cual es típico de un SAM", dice Chiechi. La capa externa puede ser reemplazada poragregando otros grupos funcionalizados. Chiechi y sus colegas agregaron espiropiranos moléculas que cambiarán de forma cuando se expongan a la luz ultravioleta conectados a una cola de glicol-éter. Al colocar un electrodo en la capa externa, se midió el túnel a través del SAM.que cambiar la forma del resto de espiropirano con luz también cambió la conductancia en varios órdenes de magnitud.
Electrónica molecular
Existen otras alternativas para los SAM basados en tiol pero todos tienen limitaciones. "Creemos que nuestros SAM tienen todas las propiedades de los SAM basados en tiol, con la resistencia a la degradación por el aire como una gran ventaja", concluye Chiechi. ", hemos demostrado que nuestro sistema puede usarse para crear electrónica molecular. "Y también parece ser una plataforma muy útil para estudiar el comportamiento de los SAM." Puede hacer esto en su banco de laboratorio sin necesidad de protección ". Chiechipiensa que su sistema podría ser útil para estudiar el comportamiento de las bicapas, incluidas las bicapas lipídicas que forman las membranas celulares.
La capacidad de cambiar la composición de los SAM abre aplicaciones interesantes en electrónica molecular. Chiechi: 'Esto podría usarse para crear una arquitectura informática topológica, para la computación neuromórfica'. Los cambios en la composición del SAM podrían producir un memristor yposiblemente un sistema para la computación estocástica, que utiliza las probabilidades de 1s y 0s para representar números en un flujo de bits. "Esto podría representarse por la fracción de un tipo de molécula en el SAM." Sin embargo, antes de que esto pueda convertirse en una realidad, másHabrá que trabajar, por ejemplo, para comprender por qué la fase de glicol-éter es un medio de túnel tan eficiente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :