Ученые из Ноттингемского университета продемонстрировали первые в мире трехмерные молекулярные структуры, которые можно строить прямо на поверхности.

Это открытие может стать значительным шагом в разработке новых наноустройств, ультрасовременных оптических и электронных технологий и даже молекулярных компьютеров.

В статье, опубликованной журнале Nature Chemistry, группа химиков и физиков из Ноттингема показала, что путем введения гостевой молекулы они могут строить вертикальные молекулы, а не только двумерные образования, чего они добились в своих предыдущих работах.

Естественный биологический процесс, известный как самосборка, означает, что при помещении других молекул на поверхность «хозяина», они самопроизвольно выстраиваются в правильные 3D-структуры.

По мнению профессора Нейла Чампнесса (Neil Champness),

это молекулярный аналог подбрасывания груды кирпичей в воздух, которые, при снижении, самостоятельно строят дом».

До сих пор это было доступно только в двумерном виде, таким образом, если продолжать аналогию, молекулярные кирпичи могли выложить только дорожку или внутренний двор, но благодаря нашему открытию, можно начать трехмерное строительство», – говорит Чампнесс.

Сначала для создания двумерных молекулярных структур ученые применяли существующую в природе технологию, в которой используются водородные связи для скрепления ДНК. Новый процесс включает введение гостевой молекулы (в данном случае, фуллерена или С₆₀) на поверхность, структурированной массивом молекул тетракарбоновой кислоты. Сферическая форма фуллерена означает, что они располагаются над поверхностью молекулы и способствуют формированию молекул вокруг них. Это дает ученым совершенно новый, управляемый способ постройки дополнительных слоев на поверхности молекулы.

Рис. 1.

Данная статья исследователей – уже второе их значительное достижение, о котором стало известно этой осенью. В сентябре в журнале Nature Communications появилось сообщение, что ученым впервые удалось продемонстрировать способ, при котором молекулы неправильной формы адсорбируются на поверхности. Способ позволяет использовать потенциал этих молекул, обладающих крайне полезными свойствами, для создания структур. Они могут пригодиться при разработке новых запоминающих устройств, которые будут на порядок меньше существующих кремниевых аналогов.

Рис. 2. Изображение однослойной сети TPTC, полученного с помощью сканирующей туннельной микроскопии. Изображение Nature Chemistry. doi:10.1038/nchem.901.

По материалам: