(PhysOrg.com) - Forskare vid University of Nottingham har gjort ett stort genombrott som kan bidra till att forma framtiden för nanoteknik, genom att för första gången visa att 3D-molekylära strukturer kan byggas på en yta.

Upptäckten kan visa sig vara ett betydande steg framåt mot utvecklingen av nya nanoanordningar som avancerad optisk och elektronisk teknik och till och med molekylära datorer.

I en artikel publicerad i den prestigefyllda tidskriften Naturkemi , teamet av kemister och fysiker i Nottingham har visat att genom att introducera en "gästmolekyl" kan de bygga molekyler uppåt från en yta snarare än bara 2-D-formationer som tidigare uppnåtts.

En naturlig biologisk process som kallas "självmontering" innebar att när forskarna väl introducerade andra molekyler på en yta så arrangerade deras värd dem spontant i en rationell 3D-struktur.

Professor Neil Champness sa:"Det är den molekylära motsvarigheten till att kasta en hög med tegelstenar i luften och sedan när de kommer ner igen bygger de spontant ett hus.

"Hittills har detta bara varit möjligt i 2-D, så för att fortsätta analogin skulle de molekylära 'tegelstenarna' bara bilda en väg eller en uteplats men vårt genombrott betyder nu att vi kan börja bygga in den tredje dimensionen. Det är ett viktigt steg framåt mot nanoteknik. "

Tidigare, forskare har använt en teknik som finns i naturen för att använda vätebindningar för att hålla ihop DNA för att bygga tvådimensionell molekylstruktur.

Den nya processen innebar att introducera en gästmolekyl - i detta fall en "buckyball" eller C ₆₀ - på en yta mönstrad av en uppsättning tetrakarboxylsyramolekyler. Buckybollens sfäriska form innebär att de sitter ovanför molekylens yta och uppmuntrar andra molekyler att bildas runt dem. Det erbjuder forskare ett helt nytt och kontrollerat sätt att bygga upp ytterligare lager på molekylens yta.

Arbetet är kulmen på fyra års forskning som leds av professorer Champness och Beton från School of Chemistry och School of Physics and Astronomy.

Forskningspapperet är det andra viktiga genombrottet som teamet rapporterar de senaste veckorna. I september, ett papper i Naturkommunikation avslöjade att de för första gången hade visat på vilket sätt en oregelbundet formad molekyl adsorberas på en yta. Det representerar ett steg mot att kunna utnyttja potentialen hos dessa molekyler, som har extremt användbara egenskaper, genom att organisera dem för att bilda strukturer. De kan erbjuda ett sätt att bygga nya datalagringsenheter som är storleksordningar mindre än deras befintliga kiselbaserade motsvarigheter.