Ученые Университета Лидса (Великобритания) усовершенствовали новую технологию, позволяющую делать молекулярные нанопровода из тонких полос кольцеобразных молекул, известных как дискотические жидкие кристаллы (discotic liquid crystal – DLC).

Это открытие может стать важным шагом в разработке электронных устройств нового поколения, таких как светособирающие ячейки и малозатратные биосенсеры, которые могут использоваться для определения качества воды в развивающихся странах.

Дискотические жидкие кристаллы представляют собой дискообразные молекулы и являются наиболее перспективными кандидатами для использования в органических электронных устройствах. Но попытка упорядочить их расположение оказалась сложной задачей и главным препятствием для использования при производстве жидкокристаллических дисплеев.

DLC-молекулы имеют тенденцию укладываться друг на друга, как стопка монет, – говорит исследователь профессор Стивен Эванс из Университета Лидса. – Трудности начинаются при попытке управления ориентацией таких колоннообразных стеков относительно поверхности, на которой они находятся. Это крайне важный момент с точки зрения их будущего использования».

Обычно ученые пытались выровнять молекулы DLC, просто протирая поверхность, на которой они находились, какой-либо материей, создавая тем самым микроканавки. Этот довольно примитивный метод хорошо работает на макроуровне, но для устройств нового поколения нужно точно контролировать, как жидкий кристалл распределяется по поверхности.

Команда ученых Лидса, возглавляемая профессорами Ричардом Бёшби и Стивеном Эвансом, разработала совершенно новую технологию, используя структурированные поверхности для избирательного выравнивания, позволяя молекулам собираться в стеки, которые потом превращаются в молекулярные нанопровода.

Технология включает печать листов золота или кремния с самоорганизованными монослоями, на которые можно нанести структуру полос высокого и низкого заряда. Когда капля жидкого кристалла касается этой структурной поверхности, она нагревается и самопроизвольно растягивается по высокозарядным полосам, оставляя область низких зарядов пустыми.

Профессор Эванс рассказывает:

Внутри полос мы обнаружили, что молекулы выстроились в полуцилиндрические колонки длиной в несколько микрон, что, по нашим сведениям, является максимальным показателем управляемого выравнивания на сегодняшний день. Также мы обнаружили закономерность, что чем уже полосы, тем лучше упорядочиваются колонки».

Ученые надеются, что достигнутый уровень управления приведет к разработке новых типов биосенсеров для проверки любых материалов, изменяющих свойства поверхности.

Изменяя поверхностные свойства, мы можем переключать выравнивание, что очень интересно и само по себе, и с точки зрения сенсорных устройств, – добавляет профессор Эванс. – Большинству биосенсоров требуется подсветка, чтобы происходящие изменения были заметны, а в нашем случае очень просто увидеть, когда жидкие кристаллы меняют направления – вы просто держите их на свету. Технология открывает огромные возможности для производства простых и, что более важно, дешевых биосенсоров, которые могут широко использоваться в развивающихся странах».

Сейчас ученые проверяют проводимость этих проводов и надеются, что провода можно будет использовать для переноса энергии в молекулярных системах. Ученые также ищут способы полимеризации структур, чтобы сделать их прочнее.

По материалам: