Forskare vid University of Leeds har fulländat en ny teknik som gör att de kan göra molekylära nanotrådar av tunna remsor av ringformade molekyler som kallas diskotiska flytande kristaller (DLC).

Resultaten kan vara ett viktigt steg i utvecklingen av nästa generations elektroniska enheter, som ljusuppsamlande celler och lågkostnadsbiosensorer som kan användas för att testa vattenkvaliteten i utvecklingsländer.

DLC:er är diskformade molekyler som är en av de mer lovande kandidaterna för organiska elektroniska enheter. Dock, Det har visat sig vara utmanande för forskare att kontrollera deras inriktning och detta har varit ett stort hinder för deras användning i industrin med flytande kristaller och som molekylära trådar.

"DLC-molekyler har en tendens att staplas ovanpå varandra som en hög med mynt, ", sa forskaren professor Stephen Evans från University of Leeds. "Men svårigheten kommer i att kontrollera orienteringen av sådana kolumnära staplar med avseende på ytan som de ligger på. Detta är avgörande för deras framtida tillämpning.

"Traditionellt, forskare har försökt få DLC:er att anpassas genom att helt enkelt gnugga ytan de sitter på med en trasa för att skapa mikrospår. Denna ganska primitiva metod fungerar bra för makroskopiska områden, men för nya generationer av enheter måste vi noggrant kontrollera hur flytande kristaller ordnar sig på ytan."

Leeds-laget, ledd av professor Richard Bushby och professor Evans, har utvecklat en helt ny teknik som använder mönstrade ytor för att selektivt kontrollera inriktningen, så att de kan stapla högarna snyggt för att skapa molekylära "trådar".

Tekniken går ut på att trycka ark av guld eller kisel med självmonterade monolager, som kan mönstras med "ränder" av hög- och lågenergi. När en droppe flytande kristall appliceras på denna mönstrade yta och värms upp, det sprider sig spontant som flytande fingrar över de högenergiränder, lämnar lågenergiregionerna blotta.

Professor Evans sa:"Inom ränderna hittade vi molekyler ordnade i halvcylindriska kolonner som var och en var flera mikrometer långa, som vi tror är den högsta nivån av kontroll över DLC-anpassningen hittills. Vi fann också att ju smalare ränderna är, ju bättre desto ordnade kolumner."

Teamet hoppas på att denna nivå av kontroll kan leda till utvecklingen av en ny typ av biosensor, som kan testa för allt som förändrar ytegenskaperna.

"Genom att ändra ytegenskaperna kan vi byta mellan justeringar vilket är mycket intressant ur synvinkel eller avkänningsanordningar, ", tillade professor Evans. "De flesta biosensorer kräver bakgrundsbelysning för att se när en förändring har inträffat, men det är väldigt lätt att se när en flytande kristall har ändrat riktning – du håller den bara upp mot ljuset.

"Detta öppnar stora möjligheter för produktion av mycket enkla och, mer viktigt, billiga biosensorer som kan användas i stor utsträckning i utvecklingsvärlden."

Teamet testar nu ledningsförmågan hos dessa trådar i hopp om att de skulle kunna användas för energiöverföring i molekylära system. De tittar också på sätt att polymerisera trådarna för att göra dem starkare.