Num notável processo de automontagem, certas moléculas organizam-se espontaneamente em cinco fatias uniformes de "torta" em nanoescala, fornecendo insights sobre as forças fundamentais que governam a organização molecular.

A equipa, liderada por investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, revelou os segredos por detrás da formação espontânea destas estruturas semelhantes a tortas, que consistem em cinco domínios triangulares que irradiam para fora a partir de um ponto central. Seu estudo, publicado na revista Nature Nanotechnology, lança luz sobre a interação de interações moleculares e geometria que impulsionam esse comportamento único de automontagem.

Os principais intervenientes neste processo de montagem são pequenas moléculas orgânicas conhecidas como ftalocianinas, especificamente ftalocianinas de cobre (CuPc). Quando essas moléculas são dissolvidas em um solvente e depois depositadas em um substrato, elas passam por uma transformação notável, auto-organizando-se em "quasicristais pentagonais" altamente ordenados.

O que torna estas estruturas tão fascinantes é a sua semelhança com os quasicristais, uma classe de materiais que possuem ordem de longo alcance sem simetria translacional. Por outras palavras, as moléculas dentro destas estruturas estão dispostas num padrão repetitivo, mas não de uma forma periódica regular como os cristais tradicionais.

Para compreender as forças motrizes por trás desta automontagem única, os pesquisadores empregaram uma combinação de técnicas experimentais e modelagem teórica. Suas descobertas sugerem que as interações moleculares responsáveis ​​por esse comportamento envolvem um delicado equilíbrio de forças atrativas e repulsivas entre as moléculas de CuPc.

Especificamente, a estrutura molecular rígida das ftalocianinas e a sua tendência para formar ligações de hidrogénio com moléculas vizinhas contribuem para a formação destes padrões altamente organizados. O equilíbrio dessas interações resulta no surgimento de cinco domínios distintos, semelhantes a fatias de torta.

A equipe também descobriu que o tamanho dos quasicristais pentagonais pode ser controlado com precisão ajustando a concentração das moléculas de CuPc na solução. Esta sintonização abre possibilidades interessantes para a fabricação de nanomateriais funcionais e dispositivos com propriedades personalizadas.

A automontagem espontânea de moléculas de CuPc em quasicristais pentagonais fornece um exemplo notável de como intrincadas interações moleculares podem dar origem a estruturas complexas e belas em nanoescala. As descobertas deste estudo não apenas expandem nossa compreensão dos processos fundamentais de automontagem, mas também abrem caminho para o projeto e engenharia de novos materiais com aplicações potenciais em eletrônica, óptica e outras áreas tecnológicas.