Redes bidimensionais estáveis ​​de moléculas orgânicas são componentes importantes em vários processos de nanotecnologia. Contudo, produzindo essas redes, que têm apenas um átomo de espessura, em alta qualidade e com a maior estabilidade possível atualmente ainda representa um grande desafio. Cientistas da Excellence Cluster Nanosystems Initiative Munich criaram com sucesso apenas essas redes feitas de moléculas de ácido de boro. A edição atual da revista científica ACS Nano relatórios sobre seus resultados.

Mesmo os tapetes orientais mais caros têm pequenos erros. Diz-se que os tecelões de tapetes piedosos incluem deliberadamente pequenos erros em seus tapetes finos, porque só Deus tem o direito de ser imaculado. Tapetes moleculares, como a indústria da nanotecnologia gostaria de tê-los, ainda não correm o risco de ofender os deuses. Uma equipe de físicos liderada pelo Dr. Markus Lackinger da Technische Universität München (TUM) e o Professor Thomas Bein da Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) desenvolveu agora um processo pelo qual eles podem construir redes de polímeros de alta qualidade usando componentes de ácido de boro.

Os "tapetes" nos quais os físicos estão trabalhando em seu laboratório no Deutsches Museum München consistem em estruturas bidimensionais ordenadas criadas por moléculas de ácido de boro auto-organizadas em uma superfície de grafite. Ao eliminar a água, as moléculas se unem em uma rede espessa de um átomo mantida unida apenas por ligações químicas - um fato que torna essa rede muito estável. O arranjo regular em forma de favo de mel das moléculas resulta em uma superfície nanoestruturada, cujos poros podem ser usados, por exemplo, como formas estáveis ​​para a produção de nanopartículas de metal.

Os tapetes moleculares também vêm em modelos quase perfeitos; Contudo, estes não são muito estáveis, Infelizmente. Nestes modelos, as ligações entre as moléculas são muito fracas - por exemplo, ligações de pontes de hidrogênio ou forças de van der Waals. A vantagem dessa variante é que as falhas na estrutura regular são reparadas durante o processo de auto-organização - os vínculos ruins são dissolvidos para que os vínculos adequados possam se formar.

Contudo, muitas aplicações exigem redes moleculares que são mecanicamente, termicamente e / ou quimicamente estável. Ligar as moléculas por meio de fortes ligações químicas pode criar esses tapetes de moléculas duráveis. O lado negativo é que os erros de tecelagem inevitáveis ​​não podem mais ser corrigidos devido à grande força de ligação.

Markus Lackinger e seus colegas descobriram agora uma maneira de criar um tapete molecular com ligações covalentes estáveis ​​sem erros significativos de tecelagem. O método é baseado em uma reação de ligação que cria um tapete molecular de moléculas individuais de ácido de boro. É uma reação de condensação na qual as moléculas de água são liberadas. Se a ligação ocorrer a temperaturas de pouco mais de 100 ° C com apenas uma pequena quantidade de água presente, os erros podem ser corrigidos durante a tecelagem. O resultado é o procurado tapete mágico:moléculas em uma estrutura de uma camada estável e bem ordenada.

O laboratório de Markus Lackinger está localizado no Deutsches Museum München. Lá, ele está fazendo pesquisas na cadeira do Prof. Wolfgang Heckl (TUM School of Education, TU München). O Prof. Bein ocupa uma cadeira no Departamento de Química da LMU. A pesquisa foi conduzida em colaboração com o grupo de trabalho do Prof. Paul Knochel (LMU) e Physical Electronics GmbH, com financiamento da Excellence Cluster Nanosystems Initiative Munich (NIM) e da Bavarian Research Foundation (BFS).