Gli scienziati del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Tsukuba hanno sviluppato un nuovo metodo per produrre cristalli singoli su scala micrometrica sotto forma di vasi cavi. Colando a goccia una soluzione di etanolo su un substrato di quarzo, le molecole possono assemblarsi spontaneamente nella forma corretta. Questa ricerca, pubblicata su Scienza , può aprire la strada a una nuova linea di esperimenti in cui i processi chimici possono essere contenuti all'interno di questi vasi microscopici.

Posizionare una ciotola elegante in cristallo in un punto ben visibile della tua casa può fare un'impressione positiva sui tuoi ospiti. Ma un'impresa ancora più impressionante sarebbe la capacità di creare un vaso come un singolo cristallo microscopico. Sebbene sia noto che alcuni minuscoli organismi esibiscono questo tipo di esperienza, per gli scienziati può essere difficile creare questi nano-contenitori in modo riproducibile, perché la crescita incontrollata può portare a prodotti finali deformi.

Ora, un team di ricercatori dell'Università di Tsukuba ha riportato una nuova procedura per creare in modo riproducibile cristalli cavi a forma di vaso di dimensioni uniformi e attaccati a un substrato con il lato aperto rivolto verso l'alto. I cristalli sono stati coltivati ​​da molecole che avevano un nucleo di paraciclofano e con quattro braccia (metossifenil) etinile, chiamate (S)-CP4, o la sua molecola di immagine speculare, (R)-CPP4. Per produrre i vasi, una soluzione riscaldata di (S)-CPP4 è stata fatta cadere delicatamente su un substrato di quarzo in condizioni ambientali. Quando la soluzione si è raffreddata, le molecole hanno iniziato a cristallizzare spontaneamente. "Utilizzando questa procedura, siamo stati in grado di ottenere una crescita sincrona, uniassiale e graduale di cristalli singoli di dimensioni micrometriche", afferma l'autore senior, il professor Yohei Yamamoto.

Il team ha utilizzato la cristallografia a raggi X e la microscopia elettronica a scansione per studiare le strutture risultanti. Le pareti laterali dei vasi sono cresciute verso l'esterno con simmetria esagonale, lasciando un vuoto all'interno delle sfaccettature. La dimensione delle pareti laterali è risultata pressoché costante, con uno spessore di appena 500 nanometri. I ricercatori hanno anche mostrato come le forti interazioni intermolecolari conferiscono al vaso forza meccanica. Molti vasi di cristallo possono essere fabbricati contemporaneamente e possono essere prodotte una varietà di forme. Ad esempio, la crescita eccessiva del bordo o del corpo dà origine rispettivamente a forme "fiore" o "gioiello".

"I cristalli cavi con morfologie complesse e bordi e sfaccettature cristalline ben sviluppati possono essere molto utili come minuscoli contenitori", afferma il professor Yamamoto. Come prova del concetto, il team ha fuso un minuscolo campione all'interno di un recipiente di cristallo e ha scoperto che il liquido risultante è rimasto all'interno. Sulla base di ciò, potremmo vedere un nuovo tipo di attrezzatura da laboratorio di dimensioni micro, in cui le reazioni possono essere eseguite con quantità estremamente ridotte di sostanze chimiche. + Esplora ulteriormente

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