p Usando a fonte ultrabright de raios X da DESY, PETRA III, pesquisadores observaram em tempo real como as moléculas de carbono em forma de bola de futebol americano se organizam em camadas ultra-suaves. Juntamente com simulações teóricas, a investigação revela os fundamentos deste processo de crescimento pela primeira vez em detalhes, como a equipe em torno de Sebastian Bommel (DESY e Humboldt Universität zu Berlin) e Nicola Kleppmann (Technische Universität Berlin) relata na revista científica Nature Communications . Esse conhecimento irá eventualmente permitir aos cientistas adaptar nanoestruturas a partir dessas moléculas de carbono para certas aplicações, que desempenham um papel cada vez mais no campo promissor da eletrônica de plástico. A equipe era formada por cientistas da Humboldt-Universität zu Berlin, Technische Universität Berlin, Universität Tübingen e DESY. p Os cientistas estudaram os chamados fulerenos. Buckyballs são moléculas esféricas, que consistem em 60 átomos de carbono (C ₆₀ ) Porque eles são uma reminiscência das cúpulas geodésicas do arquiteto americano Richard Buckminster Fuller, eles foram batizados de buckminsterfullerenes ou "buckyballs", para abreviar. Com sua estrutura de pentágonos e hexágonos alternados, eles também se assemelham a pequenas bolas de futebol moleculares.

p Usando a fonte de raios-X de DESY, PETRA III, os pesquisadores observaram como os fulerenos se acomodam em um substrato de vapor molecular. Na verdade, uma camada após a outra, as moléculas de carbono crescem predominantemente em ilhas com apenas uma molécula de altura e mal formam estruturas semelhantes a torres. "A primeira camada está 99% completa antes de 1% da segunda camada ser formada, "explica o pesquisador do DESY Bommel, que está concluindo seu doutorado no grupo do Prof. Stefan Kowarik na Humboldt Universität zu Berlin. É assim que camadas extremamente suaves se formam.

p "Para realmente observar o processo de crescimento em tempo real, precisávamos medir as superfícies em um nível molecular mais rápido do que o crescimento de uma única camada, que ocorre em cerca de um minuto, "diz o co-autor Dr. Stephan Roth, chefe da estação de medição P03, onde os experimentos foram realizados. "As investigações de raios-X são adequadas, pois eles podem rastrear o processo de crescimento em detalhes. "

p "Para compreender a evolução da morfologia da superfície a nível molecular, realizamos simulações extensas em um sistema sem equilíbrio. Estes descrevem todo o processo de crescimento das moléculas C60 em uma estrutura de rede, "explica Kleppmann, Aluno de doutorado do grupo da Profa. Sabine Klapp no ​​Instituto de Física Teórica, Technische Universität Berlin. "Nossos resultados fornecem insights fundamentais sobre os processos de crescimento molecular de um sistema que forma um elo importante entre o mundo dos átomos e o dos colóides."

p Por meio da combinação de observações experimentais e simulações teóricas, os cientistas determinaram pela primeira vez três parâmetros principais de energia simultaneamente para esse sistema:a energia de ligação entre as moléculas do futebol, a chamada "barreira de difusão, "que uma molécula deve superar se quiser se mover na superfície, e a barreira Ehrlich-Schwoebel, que uma molécula deve superar se pousar em uma ilha e quiser pular dessa ilha.

p "Com esses valores, nós agora realmente entendemos pela primeira vez como tais nanoestruturas passam a existir, "enfatiza Bommel." Usando este conhecimento, é concebível que essas estruturas possam ser cultivadas seletivamente no futuro:Como devo mudar meus parâmetros de temperatura e taxa de deposição para que uma ilha de um tamanho específico cresça? Isso poderia, por exemplo, ser interessante para células solares orgânicas, que contêm C60. "Os pesquisadores pretendem explorar o crescimento de outros sistemas moleculares no futuro usando os mesmos métodos.