En enkel cirkulär eller sexkantig grop skriven i kisel kan användas för att generera självmonterande polymerspiraler tack vare tillsatsen av ett litet hack i mallen, rapportera forskare i lanseringsfrågan av Nano Futures .
Vad mer, genom att ändra hackets form kan användare ringa upp spiralriktningen för att generera antingen vänster- eller högerhänta mönster, och till och med skapa dubbla spiraler.
Nano- och mikromönstrade substrat öppnar dörren för en rad tillämpningar från kemisk avkänning till datalagring, men komplexa former kan ibland vara svåra att generera snabbt, och i stort antal. En väg runt detta är att använda material - i det här fallet, diblock-sampolymer tunna filmer-som kan monteras själv eller omarrangeras som svar på enkla att göra mallar som cirkulära eller hackade gropar.
"Skåran bryter symmetrin och ger kontroll över spiralriktningen, "förklarade Caroline Ross från Massachusetts Institute of Technology, USA, som ledde ett lagarbete med kollegor på campus samt forskare baserade i Korea och Singapore.
Att förstå hur man programmerar spiralens riktning är viktigt eftersom funktionen kan användas för att förmedla 'handness' (kiralitet) i en analytisk enhet - till exempel för att konfigurera substrat som är känsliga för kirala arrangemang som DNA, aminosyror och proteiner.
I studien, gruppen - som inkluderar forskare Hong Kyoon Choi, Jae-Byum Chang, Adam Hannon, Joel Yang, Karl Berggren och Alfredo Alexander-Katz-använde en matematisk modell för att återge de böjda morfologierna som observerades i deras experiment.
"Vi ville förstå spiralbildningen mer i detalj, vad styr deras kiralitet, och konkurrensen mellan spiraler kontra koncentriska ringar, "tillade Ross.
Utan hacket, deponering av polymer i cirkulära gropar (med en innerdiameter på 350 nm) gav en uppsättning av fyra koncentriska ringar i var och en av miniatyrmallarna. Men med funktionen, spiralmönster upprättades istället.
Simuleringar gjorde att laget kunde utforska hur den begränsande geometrin leder till bildandet av sådana ringformade eller spiralformade mikrodomäner. I arbetet, forskarna noterar att ett spiralarrangemang undviker de energikostnader som är förknippade med belastning i koncentriska ringar (vilket skulle förvrängas på grund av förekomsten av skåran).
Ytterligare analys av teamet identifierade effekten av att göra hacket smalare eller bredare och även vad som händer när icke-cirkulära gropar används.
Fullständig information finns i journalen Nano Futures - en ny titel som publicerar grundläggande och tillämpad forskning i spetsen för nanovetenskap och teknisk innovation.
