DLC HAT-6 deumidificato su superfici di organosilano modellate con un periodo di modellatura di 25 μm. a) eb) l'orientamento è ±45deg. ai polarizzatori, c) ed) con il compensatore in atto. La differenza di colore indica che l'asse lento è parallelo alla direzione della striscia. Credito immagine:Jonathan P. Bramble et al. Materiali funzionali avanzati.
Gli scienziati dell'Università di Leeds hanno perfezionato una nuova tecnica che consente loro di realizzare nanofili molecolari da sottili strisce di molecole a forma di anello note come cristalli liquidi discotici (DLC).
I risultati potrebbero essere un passo importante nello sviluppo di dispositivi elettronici di prossima generazione, come celle per la raccolta della luce e biosensori a basso costo che potrebbero essere utilizzati per testare la qualità dell'acqua nei paesi in via di sviluppo.
I DLC sono molecole a forma di disco che sono uno dei candidati più promettenti per i dispositivi elettronici organici. Però, il controllo del loro allineamento si è rivelato difficile per gli scienziati e questa è stata una delle principali barriere al loro utilizzo nell'industria dei display a cristalli liquidi e come fili molecolari.
"Le molecole DLC hanno la tendenza a impilarsi l'una sull'altra come una pila di monete, " ha detto il ricercatore professor Stephen Evans dell'Università di Leeds. "Ma la difficoltà arriva nel controllare l'orientamento di tali pile colonnari rispetto alla superficie su cui giacciono. Questo è fondamentale per la loro futura applicazione.
"Tradizionalmente, gli scienziati hanno cercato di allineare i DLC semplicemente strofinando la superficie su cui si trovano con un panno per creare micro scanalature. Questo metodo abbastanza primitivo funziona bene per aree macroscopiche, ma per le nuove generazioni di dispositivi abbiamo bisogno di controllare con precisione come i cristalli liquidi si dispongono sulla superficie".
La squadra di Leeds, guidato dal professor Richard Bushby e dal professor Evans, ha sviluppato una tecnica completamente nuova che utilizza superfici modellate per controllare selettivamente l'allineamento, permettendo loro di impilare ordinatamente le pile per creare "fili" molecolari.
La tecnica prevede la stampa di fogli d'oro o di silicio con monostrati autoassemblati, che può essere modellato con "strisce" di alta e bassa energia. Quando una goccia di cristallo liquido viene applicata a questa superficie modellata e riscaldata, si stende spontaneamente come dita liquide sulle strisce ad alta energia, lasciando nude le regioni a bassa energia.
Il professor Evans ha detto:"All'interno delle strisce abbiamo trovato molecole disposte in colonne semicilindriche lunghe ciascuna diversi micron, che riteniamo sia il più alto livello di controllo sull'allineamento dei DLC fino ad oggi. Abbiamo anche scoperto che più strette sono le strisce, meglio sono ordinate le colonne."
Il team spera che questo livello di controllo possa portare allo sviluppo di un nuovo tipo di biosensore, che potrebbe testare tutto ciò che altera le proprietà della superficie.
"Cambiando le proprietà della superficie possiamo ottenere il passaggio da un allineamento all'altro che è molto interessante dal punto di vista o dai dispositivi di rilevamento, " ha aggiunto il professor Evans. "La maggior parte dei biosensori richiede una retroilluminazione per vedere quando si è verificato un cambiamento, ma è molto facile vedere quando un cristallo liquido ha cambiato direzione:basta tenerlo alla luce.
"Questo apre grandi possibilità per la produzione di prodotti molto semplici e, ma ancora più importante, biosensori economici che potrebbero essere ampiamente utilizzati nei paesi in via di sviluppo".
Il team sta ora testando la conduttività di questi fili nella speranza che possano essere utilizzati per il trasferimento di energia nei sistemi molecolari. Stanno anche cercando modi per polimerizzare i fili per renderli più forti.
