Crescita di semi di spazzole micellari idrofobe PFS53-b-PDMS418 su un wafer di silicio. (A) Illustrazione schematica del processo, che comporta l'immobilizzazione dei semi di PFS36-b-P2VP502 (Ln =139 nm, Lw/Ln =1.04) su un wafer di silicio tramite legame H (e probabilmente anche assistito da interazioni elettrostatiche) seguito da crescita epitassiale guidata dalla cristallizzazione di spazzole micellari PFS53-b-PDMS418. (B a D) Immagini di altezza AFM di spazzole micellari PFS53-b-PDMS418 di diverse densità formate con un rapporto di massa unimero-seme costante (1:1 nel mangime) ma diverse concentrazioni di seme:(B) 0,125 mg/ml , (C) 0,25 mg/ml, (D) 0,5 mg/ml. (E) Grafico della dipendenza del valore dell'angolo di contatto (CA) dalla concentrazione del seme. Gli inserti sono fotografie delle goccioline d'acqua sui wafer di silicone rivestiti con spazzola micellare preparati con concentrazioni di semi di 0,025 mg/ml (a sinistra) e 0,5 mg/ml (a destra). (F a H) Immagini di altezza AFM di spazzole micellari PFS53-b-PDMS418 formate a una concentrazione di semi costante (0,5 mg/ml) ma diverse quantità di unimeri:(F) 2 μl, (G) 4 microlitri, (H) 6 ml. I riquadri in (B) e (H) sono ingrandimenti delle aree riquadrate. (I) Grafico della dipendenza del valore CA dall'importo unimer. Le barre di errore in (E) e (I) indicano SD dei valori CA misurati (≥5 posizioni per ciascun campione). Credito: Scienza (2019). DOI:10.1126/science.aax9075
Un team di ricercatori affiliati a più istituzioni in Cina ha sviluppato un modo per funzionalizzare le superfici con spazzole micelle cilindriche con lunghezza controllata e opzioni chimiche su misura. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo delinea il proprio metodo, fornire esempi concreti, e discuterne i possibili usi. Alejandro Presa Soto con l'Università di Oviedo ha pubblicato un pezzo Perspective nello stesso numero di rivista in cui discute l'importanza del design delle superfici modellate e dei suoi molteplici usi, insieme a una discussione sul lavoro svolto dal team in Cina.
Come osserva Presa Soto, il disegno razionale delle superfici modellate rappresenta nuove strade per la messa a punto della composizione e della funzionalità chimica nei materiali di base. Nota inoltre che è ottimale farlo in modi che possono essere ampliati per l'uso con altri materiali. In questo nuovo sforzo, la squadra in Cina ha fatto proprio questo. Hanno sviluppato una strategia dal basso verso l'alto per la fabbricazione di nanostrutture su una serie di superfici diverse.
Il metodo del team prevedeva l'inizio con semi di micelle di cristallite PFS e poli(2-vinilpiridina) posti sul substrato. In questo modo i copolimeri PFS crescono in modo epitassiale dai semi. Prossimo, spazzole micellari cilindriche formate dall'autoassemblaggio della cristallizzazione. Ciò è stato seguito da unimer che è passato a PFS-P2VP, con conseguente formazione di comicelles. Nel loro esempio (usando ossido di grafene e wafer di silicio), l'attaccamento si è verificato a causa del legame idrogeno tra i gruppi piridinici delle corone P2VP e i gruppi ossidrile. I ricercatori notano che le estremità dei semi di cristallite avevano nuclei PFS che rimanevano attivi, consentendo l'aggiunta di più BCP basati su PFS. Notano inoltre che le spazzole micellari potrebbero essere funzionalizzate specificamente alle corone utilizzando nanoparticelle d'oro in grado di catalizzare determinate reazioni chimiche. Suggeriscono che la tecnica potrebbe essere utilizzata per consentire il controllo su più proprietà di una superficie come lunghezza, densità e chimica, utilizzando pennelli micellari. Suggeriscono inoltre che i pennelli potrebbero essere dotati di altre molecole o nanoparticelle per facilitare diversi tipi di catalisi, separazione chimica o anche applicazioni antibatteriche. Presa Soto osserva che l'approccio è un passo avanti nella ricerca di modi generali e semplici per creare superfici funzionali che abbiano proprietà chimiche specifiche.
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