Forskare från Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) föreslog att man skulle använda sulfonimidbaserade dendrimerer för att göra enmolekylära tjocka filmer och skapade faktiskt en sådan skyddande vattenavvisande film från det nya materialet som kan modifieras för att uppnå andra önskade ytegenskaper. Deras resultat publicerades i tidskriften, Tillämpad ytvetenskap.

Snabb utveckling av nya material ökar behovet av avancerade ytskydds- och modifieringstekniker. Forskare är upptagna med att leta efter sätt att förlänga materialens livslängd och skapa nya användbara funktioner samtidigt som de behåller deras naturliga egenskaper intakta. Än så länge, polymerer har typiskt använts för detta ändamål. Dock, att använda polymerer tillsammans med andra typer av skydd kan förändra materialets naturliga egenskaper, såsom transparens, ledningsförmåga eller hårdhet. En lovande forskningslinje skulle vara att skapa tunna monomolekylära skikt som kan ge en yta användbara egenskaper utan att påverka materialets inneboende egenskaper, och dendrimerer rankas bland potentiella kandidater för monolager.

"Dendrimerer är unika molekyler med en högordnad homogen monodispers struktur och trädliknande förgrening på hög nivå, som mäter minst 1 nm och har en strikt definierad molekylvikt, " säger Julia Bondareva, en Ph.D. student på Skoltech. Syntesen och forskningen om egenskaperna hos sulfonimidbaserade dendrimerer initierades av Oleg Lukin, senior forskare vid Skoltech. Hans undersökningar föranledde idén att använda dendrimerer för funktionella ytbeläggningar. tidigare, en CDMM-forskningsgrupp ledd av Oleg Lukin hade publicerat en artikel om syntesen av sulfonamidbaserade naftyldekorerade dendrimerer i Synthetic Communications. Eftersom naftylgrupperna tillsammans med de långa alkylkedjorna gör molekylen hydrofob, forskarna bestämde sig för att skapa vattenavvisande film baserat på de strukturer de hade erhållit tidigare.

Det finns många sätt att skapa och applicera filmer på en yta, men få gör det möjligt att kontrollera filmtjockleken. Forskarna använde den välkända Langmuir-Blodgett-tekniken för att få ultratunn film med en ordnad struktur och applicera den på ytan. "Det visade sig att dendrimerens naftylgrupp inte bara kontrollerar filmens hydrofoba egenskaper utan också möjliggör ytterligare bindning av dendrimermolekylerna för att bilda en tät och stabil film, " förklarar Julia Bondareva.

Intressant, studien visade att ytvätbarheten beror på filmens grovhet. Ytterligare undersökningar bör göra det möjligt att förutsäga dendrimerfilmens vätbarhet baserat på det rumsliga arrangemanget av hydrofoba funktionella grupper. Detta kommer att vara ett stort steg framåt i planeringen och implementeringen av dendrimersyntesen.

Forskarna skapade den vattenavvisande ytan som en modell som visar att sulfonimiddendrimerer kan fungera som byggstenar för en stabil film som ger ytan specifika användbara egenskaper, var och en beroende på vilken funktionsgrupp som används. Att välja rätt funktionell grupp möjliggör selektiv bindning med läkemedelsmolekylen och, därav, använda en dendrimer för läkemedelsöverföring. Också, en dendrimer kan fungera som en sensor om den funktionella gruppen har luminiscerande egenskaper. Det är ganska tänkbart att dendrimerer kan ha flera andra tillämpningar.