Teamet, ledd av forskare från University of California, Berkeley, och Paul Scherrer Institute, upptäckte detta spännande fenomen medan de studerade en klass av molekyler som kallas calixarenes. Calixarener är skålformade molekyler som kan ordna sig i olika strukturer när de blandas i lösning.
Med hjälp av en kombination av experimentella tekniker och teoretisk modellering, fann forskarna att under specifika förhållanden, calixarener självmontera i fem distinkta lager eller "skivor" av nanometerstort material. De resulterande strukturerna liknar skivor av paj, där varje lager har en enhetlig tjocklek och krökning.
Forskarna tillskriver denna spontana självmontering balansen mellan attraktionskrafter och frånstötande krafter mellan calixarene-molekylerna. Molekylernas platta, aromatiska ringar staplas ihop för att bilda skikten, medan de laddade grupperna vid molekylens kanter stöter bort varandra och skapar mellanrummen mellan skikten.
Molekylernas förmåga att självorganisera sig i komplexa strukturer utan extern inblandning har betydande konsekvenser för områden som materialvetenskap, nanoteknik och supramolekylär kemi. Att förstå de grundläggande principerna som styr dessa självmonteringsprocesser kan leda till nya metoder för att designa funktionella material och enheter i nanoskala.
Utöver de vetenskapliga implikationerna slogs forskarna också av den estetiska skönheten hos de självmonterade strukturerna. Molekylernas enhetliga, skivliknande arrangemang skapade mönster som liknar abstrakt konst eller till och med landskap sett uppifrån.
Upptäckten av dessa självmonterande calixarene-strukturer bidrar till vår kunskap om de invecklade dansmolekylerna som uppträder på nanoskala och formar världen omkring oss på oväntade och fascinerande sätt.
