Il motivo a mosaico 2-D noto come "piastrellatura quadrata semiregolare" risalta chiaramente in questa immagine, che combina la microscopia a effetto tunnel con la computer grafica. Il modello, osservato in un'architettura superficiale spessa solo una molecola, è stato formato dall'autoassemblaggio di linker organici lineari, immaginato come canne, e centri di cerio lantanide, visualizzati come sporgenze luminose. L'area mostrata misura meno di 25 nanometri di diametro. Credito:Barth Lab, copyright TUM
I modelli di tassellazione che hanno affascinato i matematici da quando Johannes Kepler elaborò la loro sistematica 400 anni fa - e che più recentemente hanno attirato l'attenzione sia di artisti che di cristallografi - possono ora essere visti in laboratorio. Presero forma prima su una superficie più perfettamente bidimensionale di qualsiasi foglio di carta da lettere, un singolo strato di atomi e molecole sopra un substrato atomicamente liscio. I fisici hanno persuaso queste cosiddette tassellature di Keplero "sulla pagina" attraverso l'autoassemblaggio guidato di nanostrutture.
Gli esperimenti sono stati condotti dal ricercatore post-dottorato David Ecija, Dottorando Jose Ignacio Urgel e colleghi del Dipartimento di Fisica della Technische Universitaet Muenchen (TUM), in collaborazione con scienziati di Karlsruhe e Zurigo. Hanno riportato i loro risultati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
I risultati aprono una nuova linea di ricerca
Molecole organiche dotate di gruppi funzionali per esprimere legami distinti con atomi di metallo sono state depositate su un substrato di argento liscio in condizioni di vuoto. Successivamente lo strato organico su questa piattaforma è stato esposto ad un flusso atomico del cerio lantanide. Ad un certo rapporto tra atomi di cerio e molecole, l'autoassemblaggio ha prodotto un modello 2-D complesso simmetrico descritto originariamente da Keplero e noto oggi come piastrellatura quadrata snub. Chiaramente identificabile attraverso la microscopia a scansione a effetto tunnel era un ricorrente, elemento di collegamento a cinque vertici di diametro inferiore a un nanometro, un'unità di coordinazione cerio-ligando.
Il fatto che il modello di piastrellatura quadrata snob non fosse mai stato fabbricato e visto a livello molecolare sfruttando i protocolli di autoassemblaggio era di per sé interessante. Oltre a questo, spiegano i fisici, ogni nuova architettura di superficie potrebbe potenzialmente aprire la strada a nuove fisiche e chimiche, e fino ad ora le strutture a cinque vertici si sono dimostrate elusive. In particolare, il fatto che l'elemento lantanide cerio abbia giocato un ruolo così importante segna l'inizio di una nuova linea di ricerca.
Questa è la prima volta che i ricercatori TUM - membri dell'Istituto per le nanoscienze molecolari e la fisica chimica delle interfacce del Prof. Johannes Barth - hanno coordinato molecole con un lantanide, e la prima volta che qualcuno ha fatto questo in 2-D. "E i lantanidi sono speciali, " spiega David Ecija. "Hanno un'ottica molto intrigante, magnetico, e proprietà chimiche che potrebbero essere interessanti per la nanoscienza, e forse anche per le nanotecnologie. Ora abbiamo un nuovo parco giochi per la ricerca con i lantanidi, e oltre."
