Crescimento semeado de escovas micelares PFS53-b-PDMS418 hidrofóbicas em um wafer de silício. (A) Ilustração esquemática do processo, que envolve a imobilização de sementes PFS36-b-P2VP502 (Ln =139 nm, Lw / Ln =1,04) em um wafer de silício via ligação H (e provavelmente também assistido por interações eletrostáticas) seguido por crescimento epitaxial impulsionado por cristalização de escovas micelares PFS53-b-PDMS418. (B a D) Imagens de altura AFM de escovas micelares PFS53-b-PDMS418 de diferentes densidades formadas sob uma razão de massa unimer-para-semente constante (1:1 na alimentação), mas diferentes concentrações de sementes:(B) 0,125 mg / ml , (C) 0,25 mg / ml, (D) 0,5 mg / ml. (E) Gráfico da dependência do valor do ângulo de contato (CA) na concentração de sementes. As inserções são fotografias das gotículas de água nas pastilhas de silicone revestidas com pincel micelar preparadas com concentrações de sementes de 0,025 mg / ml (à esquerda) e 0,5 mg / ml (à direita). (F a H) Imagens de altura AFM de escovas micelares PFS53-b-PDMS418 formadas a uma concentração de sementes constante (0,5 mg / ml), mas diferentes quantidades de unímeros:(F) 2 μl, (G) 4 μl, (H) 6 μl. As inserções em (B) e (H) são ampliações das áreas em caixa. (I) Gráfico da dependência do valor de CA na quantidade de unimer. Barras de erro em (E) e (I) denotam SD dos valores de CA medidos (≥5 locais para cada amostra). Crédito: Ciência (2019). DOI:10.1126 / science.aax9075
Uma equipe de pesquisadores afiliados a várias instituições na China desenvolveu uma maneira de funcionalizar superfícies com escovas de micelas cilíndricas com comprimento controlado e opções químicas personalizadas. Em seu artigo publicado na revista Ciência , o grupo descreve seu método, dê exemplos específicos, e discutir possíveis usos para ele. Alejandro Presa Soto com a Universidade de Oviedo publicou um artigo Perspectiva na mesma edição do periódico discutindo a importância do design de superfície padronizada e seus muitos usos, junto com uma discussão sobre o trabalho realizado pela equipe na China.
Como observa Presa Soto, o design de superfícies padronizadas de uma maneira racional representa novos caminhos para composição de ajuste fino e funcionalidade química em materiais de base. Ele observa ainda que fazer isso de maneiras que possam ser expandidas para uso com outros materiais é o ideal. Neste novo esforço, a equipe da China fez exatamente isso. Eles desenvolveram uma estratégia de baixo para cima para a fabricação de nanoestruturas em uma série de superfícies diferentes.
O método da equipe envolveu começar com sementes de cristalito PFS e micelas de poli (2-vinilpiridina) colocadas no substrato. Isso resultou em copolímeros PFS crescendo epitaxialmente a partir das sementes. Próximo, escovas micelares cilíndricas formadas devido à automontagem de cristalização. Isso foi seguido pela troca de unimers para PFS-P2VP - resultando na formação de comicelles. Em seu exemplo (usando óxido de grafeno e bolachas de silício), a fixação ocorreu devido à ligação de hidrogênio entre os grupos piridina de P2VP coronas e os grupos hidroxila. Os pesquisadores observaram que as extremidades das sementes de cristalito tinham núcleos de PFS que permaneceram ativos, permitindo a adição de mais BCPs baseados em PFS. Eles ainda observam que as escovas micelares podem ser funcionalizadas especificamente nas coronas usando nanopartículas de ouro que são capazes de catalisar certas reações químicas. Eles sugerem que a técnica pode ser usada para permitir o controle sobre várias propriedades de uma superfície, como comprimento, densidade e química - usando pincéis micelares. Eles também sugerem que as escovas podem ser equipadas com outras moléculas ou nanopartículas para facilitar diferentes tipos de catálise, separação química ou mesmo aplicações antibacterianas. Presa Soto observa que a abordagem é um passo à frente na busca por maneiras simples e gerais de criar superfícies funcionais com propriedades químicas específicas.
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