FILADELFIA - Una nueva celosía de cristal líquido creadas por científicos de la Universidad de Pennsylvania y la Universidad de Sheffield pueden ser invisibles a simple vista, pero es un gigante a su manera.
Uniendo cientos de miles de átomos, esta estructura supramolecular es uno de los más complejos jamás se ha hecho a través de auto-ensamblaje, donde las moléculas se organizan en estructuras más grandes. Lo que es más, es el primer compuesto orgánico de asumir una estructura intrincada visto anteriormente sólo en metales como el uranio y diversas aleaciones metálicas.
El trabajo se describe en un artículo publicado en el sitio Web de la revista Science.
"La comprensión de cómo la auto-ensamblado se controla por la arquitectura molecular permitirá el diseño de nanoestructuras cada vez más complejas", dijo Virgil Percec, un profesor de química en Penn. "El logro de una red de este tamaño es un importante paso hacia el diseño de nuevas moléculas sintéticas que formarían estructuras aún más grandes, con unas dimensiones se aproximan a la longitud de onda de la luz."
Entre las estructuras auto-ensambladas, cuanto más grande mejor. Percec dice que si esta celosía puede alcanzar dimensiones que igualan la longitud de onda de la luz el material podría representar una nueva clase de cristales fotónicos y un nuevo enfoque a las telecomunicaciones. Este tipo de trabajo también podría producir la electrónica a escala molecular.
Para crear estos grandes nanoestructuras, Percec y sus colegas comenzaron con un bloque de construcción supersized: una molécula cuidadosamente diseñado, bien definida y altamente ramificado conoce como un dendron. Cuando miles de estas moléculas en forma de árbol se unen, se organizan, sin ayuda, en esferas microscópicas discretos.
En la fase de cristal líquido, cada esfera se compone de 12 dendrones cónicos vinculados en su extremo estrecho. Percec y sus colegas observaron 30 de estas estructuras globulares se organizan en una red tetragonal cuya unidad de repetición es un prisma rectangular que contiene átomos de 255.240 y la medición de 169 por 169 por 88 angstroms. Este tamaño de unidad de repetición es comparable a la forma de cristal de algunas partículas esféricas de virus aislados de plantas.
"Algunas de las complejas estructuras de aleaciones metálicas tener 200 átomos por celosía, y el uranio tiene 30 átomos por unidad", dijo Percec. "Esto anima a los investigadores a apuntar a estructuras auto-ensambladas equivalentes, y nuestro trabajo proporcionan algunos indicadores de los químicos sintéticos sobre cómo diseñar nuevos dendrones para estructuras específicas de cristal '."
El uso de técnicas cada vez más sofisticadas, los científicos ingeniero moléculas de autoensamblaje se dispongan en mucho más grande, que funciona objetos. El campo se inspira en la naturaleza, donde las proteínas y las células están codificados genéticamente para organizar en entidades funcionales.
"Comenzamos nuestros estudios, tratando de replicar la cubierta proteica que rodea un virus", dijo Percec. "Hemos diseñado estas dendrones y otras moléculas de autoensamblaje basados ??en ese modelo."
El autoensamblaje puede resultar útil en una amplia gama de campos, muchos relacionados con la encapsulación de los materiales: la administración de fármacos, adhesivos, pesticidas, compuestos, recubrimientos y pinturas, medios fotográficos y de imagen, la catálisis, microfabricación y microelectrónica. El grupo de Percec está retocando la estructura de sus moléculas dendron por lo que podrían ensamblarse en esferas huecas.
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