Un processo innovativo apre nuove prospettive per le applicazioni della tecnologia a film sottile
I ricercatori stanno sviluppando metodi per sintetizzare strati di materiale utilizzando frammenti molecolari gassosi
Negli ultimi cinque anni, i ricercatori dell'Università di Lipsia hanno lavorato su metodi fondamentalmente nuovi per assemblare selettivamente frammenti molecolari gassosi e carichi in nuove molecole complesse. Le sostanze sintetizzate vengono depositate sulle superfici. Questo processo innovativo apre nuove prospettive di applicazione nella moderna nanoelettronica e nella tecnologia dei sensori. Offre inoltre nuove vie di ricerca in diverse discipline scientifiche, dalla ricerca sui catalizzatori alle applicazioni mediche. Gli scienziati dell'Università di Lipsia, insieme ai loro collaboratori della Purdue University (USA), hanno pubblicato una sintesi dei risultati ottenuti in questo periodo sulla rivista Nature Reviews Chemistry.
"Finora i frammenti molecolari carichi sono stati studiati principalmente in chimica analitica per determinare la struttura delle molecole. Tuttavia, la ricerca degli ultimi anni ha dimostrato che questi frammenti sono molto importanti anche per le applicazioni di sintesi. Depositandoli selettivamente sulle superfici, è possibile innescare reazioni chimiche che non sarebbero possibili con i metodi di sintesi convenzionali", spiega il professor Jonas Warneke, responsabile del gruppo di ricerca presso l'Istituto di Chimica Fisica e Teorica Wilhelm Ostwald dell'Università di Lipsia.
Gli strumenti di ricerca utilizzati - appositamente ottimizzati per la cosiddetta sintesi a film sottile con frammenti molecolari carichi - esistono solo in due località al mondo. Sono stati sviluppati congiuntamente dai gruppi di ricerca guidati dal professor Jonas Warneke e dalla professoressa Julia Laskin della Purdue University. La sintesi di film sottili si riferisce alla produzione di strati sottili con spessori che vanno dal nanometro al micrometro.
Nell'articolo, il team di ricerca di Lipsia riferisce del suo lavoro che prevede la formazione controllata di legami chimici utilizzando frammenti molecolari "aggressivi". Ad esempio, il frammento molecolare con carica negativa più chimicamente reattivo finora conosciuto - che ha una lunga storia di ricerca a Lipsia - è stato specificamente legato ad altre molecole. Persino l'azoto dell'aria, generalmente considerato non reattivo, si è legato in strati sulle superfici. Ciò apre nuove possibilità di utilizzare tali materie prime chimiche inerti per sintetizzare nuove molecole e materiali funzionali sulle superfici o per modificare selettivamente le proprietà delle superfici dei materiali.
La pubblicazione illustra anche la ricerca condotta dal team della Purdue University sul collegamento di "nanocluster" carichi e contenenti metalli - piccole particelle con un numero di atomi definito con precisione - che sono interessanti per le tecnologie quantistiche grazie alle loro proprietà magnetiche ed elettroniche uniche. L'articolo riporta anche il lavoro congiunto dei due gruppi di ricerca sullo sviluppo degli strumenti e sullo studio del comportamento dei catalizzatori molecolari carichi sulle superfici.
"Nei prossimi anni intendiamo ottimizzare il nostro lavoro sviluppando strumenti ancora più potenti per la sintesi di film sottili utilizzando frammenti molecolari", afferma Warneke. Ciò potrebbe consentire la sintesi di materiali su microscala e aprire la strada alle applicazioni dei nuovi e straordinari composti assemblati da frammenti molecolari nella tecnologia dei microsistemi". Inoltre, il team di ricerca di Lipsia sta sviluppando nuovi approcci per analizzare le biomolecole di grandi dimensioni sulle superfici attaccando frammenti molecolari carichi - un progresso che potrebbe contribuire a una comprensione fondamentale delle funzioni biologiche di queste molecole sulle superfici cellulari.
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