Una semplice fossa circolare o esagonale scritta nel silicio può essere utilizzata per generare spirali polimeriche autoassemblanti grazie all'aggiunta di una minuscola tacca nella sagoma, report scienziati nel numero di lancio di Nano Futures .
Cosa c'è di più, la modifica della forma della tacca consente agli utenti di comporre la direzione della spirale per generare modelli destrorsi o mancini, e persino creare doppie spirali.
I substrati con nano e micro pattern aprono la porta a una vasta gamma di applicazioni dal rilevamento chimico all'archiviazione dei dati, ma le forme complesse a volte possono essere difficili da generare rapidamente, e in gran numero. Un modo per aggirare questo è usare i materiali, in questo caso, film sottili di copolimero diblock, che possono autoassemblarsi o riorganizzarsi in risposta a modelli facili da realizzare come fosse circolari o dentellate.
"La tacca rompe la simmetria dando il controllo sulla direzione della spirale, " ha spiegato Caroline Ross del Massachusetts Institute of Technology, NOI, che ha guidato uno sforzo di squadra che ha coinvolto colleghi del campus e scienziati con sede in Corea e Singapore.
Capire come programmare la direzione della spirale è importante in quanto la funzione potrebbe essere utilizzata per trasmettere la "mano" (chiralità) in un dispositivo analitico, ad esempio, configurare substrati sensibili alle disposizioni chirali come il DNA, aminoacidi e proteine.
Nello studio, il gruppo, che comprende i ricercatori Hong Kyoon Choi, Jae Byum Chang, Adam Hannon, Joel Yang, Karl Berggren e Alfredo Alexander-Katz – hanno utilizzato un modello matematico per riprodurre le morfologie curve osservate nei loro esperimenti.
"Volevamo capire più in dettaglio la formazione delle spirali, ciò che controlla la loro chiralità, e la competizione tra spirali contro anelli concentrici, "aggiunse Rossi.
Senza la tacca, depositare il polimero in fosse circolari (con un diametro interno di 350 nm) ha prodotto una serie di quattro anelli concentrici in ciascuno dei modelli in miniatura. Ma con la caratteristica, sono stati invece stabiliti modelli a spirale.
Le simulazioni hanno permesso al team di esplorare come la geometria di confinamento porta alla formazione di tali microdomini a forma di anello oa spirale. Nel lavoro, i ricercatori osservano che una disposizione a spirale evita i costi energetici associati alla deformazione negli anelli concentrici (che sarebbero distorti a causa della presenza dell'intaglio).
Ulteriori analisi da parte del team hanno identificato l'effetto di rendere la tacca più sottile o più ampia e anche ciò che accade quando vengono utilizzate fosse non circolari.
Tutti i dettagli possono essere trovati nella rivista Nano Futures – un nuovo titolo che pubblica la ricerca fondamentale e applicata all'avanguardia della nanoscienza e dell'innovazione tecnologica.
