Pubblicata Lunedì 03 Aprile 2023 10:51
Assemblaggi sopramolecolari con proprietà strutturali regolabili
Su Scientific Reports sono stati pubblicati i risultati di una ricerca congiunta dell’Università della Calabria, dell’University of Groningen e dell’Universidad Autónoma de Madrid, che dimostra come sia possibile regolare le proprietà strutturali di un sottile strato di molecole auto-assemblato senza influenzare la loro disposizione supramolecolare.
Produrre assemblaggi sopramolecolari su superfici solide che siano dotati di funzionalità specifiche è uno dei principali obiettivi dell’emergente campo dell’elettronica a base di molecole. Le proprietà strutturali ed elettroniche di questi sistemi bidimensionali dipendono non solo dall’interazione tra le molecole di cui si compongono ma anche da quella tra l'adsorbato e il supporto sottostante che generalmente tende a inibire una crescita ordinata.
“Nel nostro studio abbiamo utilizzato tre differenti molecole, tutte costituite da una “testa” di acido benzoico sostituito e una catena alchilica come “coda” – spiega Tommaso Caruso, uno degli autori dello studio per il Dipartimento di Fisica e l’Infrastruttura di ricerca STAR dell’Università della Calabria – A causa dei loro gruppi funzionali, queste molecole possono legarsi l'una all'altra attraverso un legame a idrogeno forte e direzionale e abbiamo osservato che, se poste al di sopra di una superficie metallica, sono in grado di organizzarsi spontaneamente in un sottile film nanometrico autolimitante che può estendersi in maniera periodica e uniforme per decine di micrometri.”
Questo lavoro, attraverso l’utilizzo di una combinazione di approcci sperimentali e computazionali d’avanguardia, ha permesso di dimostrare che l’interazione tra le molecole e il substrato non ha quasi alcun effetto sulla loro disposizione supramolecolare. Il film si comporta pertanto come una struttura “quasi indipendente” che “flutta” sul substrato metallico il cui ruolo è esclusivamente quello di “centro di nucleazione bidimensionale”.
“Variando la lunghezza della catena alcossilica della molecola – ha precisato Caruso – siamo anche riusciti a regolare la densità molecolare del sovrastrato, e dunque la periodicità, senza influenzare il modo in cui le molecole sono disposte”.
Questi risultati rappresentano un importante passo in avanti verso l'ingegnerizzazione di dispositivi molecolari per mezzo di principi supramolecolari, soprattutto perché il carattere "fluttuante" dello strato di molecole auto-assemblato consente a questo sistema di ospitare atomi estranei e funzionare come “modulating template”.
Ref.: Tommaso Caruso et al. Nearly‑freestanding supramolecular assembly with tunable structural properties, Scientific Reports 13, Article number: 2068 (2023).