Reti stabili bidimensionali di molecole organiche sono componenti importanti in vari processi di nanotecnologia. Però, produrre queste reti, che sono spesse solo un atomo, in alta qualità e con la massima stabilità possibile attualmente rappresenta ancora una grande sfida. Gli scienziati dell'Eccellenza Cluster Nanosistemi Initiative Munich hanno ora creato con successo proprio tali reti fatte di molecole di acido boro. Il numero attuale della rivista scientifica ACS Nano relazioni sui loro risultati.

Anche i tappeti orientali più costosi hanno piccoli errori. Si dice che i pii tessitori di tappeti includano deliberatamente piccoli errori nei loro bei tappeti, perché solo Dio ha il diritto di essere immacolato. Tappeti molecolari, come vorrebbe l'industria delle nanotecnologie, non corrono ancora il rischio di offendere gli dei. Un team di fisici guidato dal Dr. Markus Lackinger della Technische Universität München (TUM) e dal Professor Thomas Bein della Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) ha ora sviluppato un processo mediante il quale possono costruire reti di polimeri di alta qualità utilizzando componenti dell'acido boro

I "tappeti" su cui i fisici stanno lavorando nel loro laboratorio al Deutsches Museum München sono costituiti da strutture bidimensionali ordinate create da molecole di acido boro auto-organizzate su una superficie di grafite. Eliminando l'acqua, le molecole si legano insieme in una rete spessa di un atomo tenuta insieme esclusivamente da legami chimici, un fatto che rende questa rete molto stabile. La disposizione regolare a nido d'ape delle molecole si traduce in una superficie nanostrutturata i cui pori possono essere utilizzati, ad esempio, come forme stabili per la produzione di nanoparticelle metalliche.

Anche i tappeti molecolari sono disponibili in modelli quasi perfetti; però, questi non sono molto stabili, Sfortunatamente. In questi modelli i legami tra le molecole sono molto deboli, ad esempio i ponti a idrogeno o le forze di van der Waals. Il vantaggio di questa variante è che i difetti nella struttura regolare vengono riparati durante il processo di auto-organizzazione:i cattivi legami vengono sciolti in modo che si possano formare legami adeguati.

Però, molte applicazioni richiedono reti molecolari meccanicamente, termicamente e/o chimicamente stabile. Collegare le molecole mediante forti legami chimici può creare tappeti molecolari così durevoli. Il lato negativo è che gli inevitabili errori di tessitura non possono più essere corretti a causa della grande forza di adesione.

Markus Lackinger e i suoi colleghi hanno ora trovato un modo per creare un tappeto molecolare con legami covalenti stabili senza significativi errori di tessitura. Il metodo si basa su una reazione di legame che crea un tappeto molecolare di singole molecole di acido boro. È una reazione di condensazione in cui vengono rilasciate molecole d'acqua. Se l'incollaggio avviene a temperature di poco superiori ai 100°C in presenza di poca acqua, gli errori possono essere corretti durante la tessitura. Il risultato è il tappeto magico ricercato:molecole in una struttura monostrato stabile e ben ordinata.

Il laboratorio di Markus Lackinger si trova nel Deutsches Museum München. Lì sta svolgendo ricerche presso la Cattedra del Prof. Wolfgang Heckl (TUM School of Education, TU Monaco di Baviera). Il Prof. Bein è titolare di cattedra presso il Dipartimento di Chimica della LMU. La ricerca è stata condotta in collaborazione con il gruppo di lavoro del Prof. Paul Knochel (LMU) e Physical Electronics GmbH, con il finanziamento dell'Excellence Cluster Nanosystems Initiative Munich (NIM) e della Bavarian Research Foundation (BFS).