En scanning tunneling mikroskopi bild av det USF-utvecklade supramolekylära rutnätet med en molekylär modellering överlägg. Kredit:University of South Florida
Forskare vid University of South Florida har nått en ny milstolpe i utvecklingen av tvådimensionella supramolekyler - byggstenarna som gör områden av nanoteknik och nanomaterialframsteg möjliga.
Sedan upptäckten av grafen 2004, världens tunnaste (en atom tjocka) och starkaste (200 gånger starkare än stål) material, forskare har arbetat med att vidareutveckla liknande nanomaterial för industriella, farmaceutiska och andra kommersiella användningar. Tack vare dess ledande egenskaper och styrka, grafen kan användas i mikroelektronik för att förstärka mekaniska material och har nyligen möjliggjort exakt 3-D-avbildning av nanopartiklar.
Även om arbetet med att utveckla nya supramolekyler som kan användas ytterligare har sett en viss framgång, dessa molekylära formationer är antingen små – mindre än 10 nanometer stora – eller sätts ihop godtyckligt, begränsa deras potentiella användning. Men nu, ny forskning publicerad i Naturkemi , beskriver ett djupgående steg framåt i supramolekylära framsteg.
"Vårt forskarlag har kunnat övervinna ett av de stora supramolekylära hindren, utveckla en väldefinierad supramolekylär struktur som driver 20-nanometerskalan, sa Xiaopeng Li, en docent vid USF Department of Chemistry och studiens ledande forskare. "Det är i princip ett världsrekord för det här området av kemi."
En molekylär modell av den USF-utvecklade supramolekylen. Kredit:University of South Florida
Li, tillsammans med sitt USF-forskarteam, samarbetade med Saw Wai Hias team vid Argonne National Laboratory och Ohio University, såväl som flera andra amerikanska och internationella forskningsinstitut om detta arbete.
Supramolekyler är stora molekylära strukturer som består av individuella molekyler. Till skillnad från traditionell kemi, som fokuserar på kovalenta bindningar mellan atomer, supramolekylär kemi studerar de icke-kovalenta interaktionerna mellan själva molekylerna. Många gånger, dessa interaktioner leder till molekylär självmontering, naturligt bilda komplexa strukturer som kan utföra en mängd olika funktioner.
I denna senaste studie, teamet kunde bygga ett 20 nm brett metallo-supramolekylärt hexagonalt rutnät genom att kombinera intra- och intermolekylära självmonteringsprocesser. Li säger att framgången för detta arbete kommer att främja ytterligare förståelse av designprinciperna som styr dessa molekylära formationer och en dag kan leda till utvecklingen av nya material med funktioner och egenskaper som ännu inte har upptäckts.
