I den otroligt lilla världen av molekyler går de elementära byggstenarna – atomerna – samman i ett mycket regelbundet mönster. Däremot, i den makroskopiska världen med dess större partiklar, är det mycket större oordning när partiklar ansluter.

Ett forskarlag vid universitetet i Göttingen har nu lyckats uppnå samma exakta arrangemang av atomer som visas i molekyler, men med hjälp av nanometerstora partiklar, så kallade "plasmoniska molekyler" – kombinationer av metalliska strukturer i nanoskala som har unika egenskaper. Resultaten publicerades i Angewandte Chemie International Edition , som har klassificerat artikeln som en "mycket viktig tidning."

Det finns ett övergångsområde mellan molekylära och makroskopiska nivåer, en mellanzon som kallas nanometerområdet, där det ofta finns en oordnad aggregation av partiklar. Exakt arrangemang av nanometerstora strukturer är en av de stora utmaningarna i den pågående miniatyriseringen inom elektronik, optik och medicin.

I denna nya process som utvecklats av Dr Yinging Cai och professor Philipp Vana vid Göttingens universitets institut för fysikalisk kemi, blandas de nanometerstora partiklarna ihop som i en kemisk reaktion och ordnar sig sedan helt oberoende i molekylliknande strukturer.

"Tillvägagångssättet här är att koppla ihop partiklarna med hjälp av skräddarsydda polymerkedjor som låser varandra som två händer. Vi kan kontrollera kraften i detta handslag via typen och längden på polymererna och via det lösningsmedel som används i vilket reaktionen äger rum." förklarar Cai. Resultatet är plasmoniska molekyler, som alla har samma regelbundna arrangemang och kan produceras snabbt i stora mängder – en viktig förutsättning för att göra dessa föreningar användbara och användbara för en mängd funktioner inom nanoteknologins värld.

"Genom att utveckla dessa plasmoniska molekyler har vi kunnat etablera kemiska principer i nanovärlden som öppnar upp ett helt nytt kosmos", säger Vana. "Och vi kanske just bevittnar födelsen av en ny typ av plasmonisk kemi som kan leda till en mängd nya nanomaterial."

Mer information: Yingying Cai et al, 2D Plasmonic Molecules via Hydrogen Bond Interaction between Polymer-Grafted Nanoparticles, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202309798

Journalinformation: Angewandte Chemie International Edition

Tillhandahålls av universitetet i Göttingen