Innovatieve methode assembleert geladen moleculaire fragmenten voor geavanceerde dunne-filmtoepassingen

De afgelopen vijf jaar hebben onderzoekers van de Leipzig University gewerkt aan fundamenteel nieuwe methoden voor het selectief assembleren van gasvormige, geladen moleculaire fragmenten in nieuwe, complexe moleculen. De gesynthetiseerde stoffen worden afgezet op oppervlakken. Dit innovatieve proces opent nieuwe perspectieven voor toepassingen in moderne nano -elektronica en sensortechnologie. Het biedt ook nieuwe wegen van onderzoek in verschillende wetenschappelijke disciplines – van onderzoek naar katalysator tot medische toepassingen.

De wetenschappers van de Leipzig University hebben samen met hun medewerkers van Purdue University (VS) gepubliceerd Een samenvatting van hun bevindingen uit deze periode in Natuurrecensies chemie.

“Tot nu toe zijn geladen moleculaire fragmenten voornamelijk bestudeerd in analytische chemie om de structuur van moleculen te bepalen. Onderzoek in de afgelopen jaren heeft echter aangetoond dat deze fragmenten ook zeer relevant zijn voor synthetische toepassingen.

“Door ze selectief op oppervlakken af ​​te zetten, is het mogelijk om chemische reacties te activeren die niet haalbaar zouden zijn met behulp van conventionele synthesemethoden”, legt professor Jonas Warneke, hoofd van de onderzoeksgroep aan het Wilhelm Ostwald Institute of Physical and Theoretical Chemistry aan de Leipzig University.

De gebruikte onderzoeksinstrumenten-speciaal geoptimaliseerd voor zogenaamde dunne-filmsynthese met geladen moleculaire fragmenten-bestonden op slechts twee locaties wereldwijd. Ze werden gezamenlijk ontwikkeld door de onderzoeksgroepen onder leiding van professor Warneke en professor Julia Laskin aan de Purdue University. Dunne-filmsynthese verwijst naar de productie van dunne lagen met diktes variërend van de nanometer tot de micrometerschaal.

In het artikel rapporteert het Leipzig -onderzoeksteam over zijn werk met betrekking tot de gecontroleerde vorming van chemische bindingen met behulp van “agressieve” moleculaire fragmenten. Het meest chemisch reactief negatief geladen moleculaire fragment dat tot op heden bekend is – dat een lange geschiedenis van onderzoek in Leipzig heeft – was bijvoorbeeld specifiek verbonden met andere moleculen.

Zelfs stikstof uit de lucht, die over het algemeen als niet -reactief wordt beschouwd, was gebonden in lagen op oppervlakken. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor het gebruik van dergelijke inerte chemische grondstof om nieuwe moleculen en functionele materialen op oppervlakken te synthetiseren of om de eigenschappen van materiaaloppervlakken selectief te wijzigen.

De publicatie schetst ook het onderzoek van het team van Purdue University naar het koppelen van metaalbevattende, geladen “nanoclusters”-kleine deeltjes met een nauwkeurig gedefinieerd aantal atomen-wat interessant is voor kwantumtechnologieën vanwege hun unieke magnetische en elektronische eigenschappen. Het artikel rapporteert ook over het gezamenlijke werk van de twee onderzoeksgroepen over het ontwikkelen van de instrumenten en het bestuderen van het gedrag van moleculaire, geladen katalysatoren op oppervlakken.

“We willen ons werk de komende jaren optimaliseren door nog krachtigere instrumenten te ontwikkelen voor dunne-filmsynthese met behulp van moleculaire fragmenten”, zegt Warneke. Dit kan de synthese van materialen op de microschaal mogelijk maken en de weg vrijmaken voor toepassingen van de opmerkelijke nieuwe verbindingen geassembleerd uit moleculaire fragmenten in microsystementechnologie.

Bovendien ontwikkelt het Leipzig -onderzoeksteam nieuwe benaderingen voor het analyseren van grote biomoleculen op oppervlakken door geladen moleculaire fragmenten te hechten – een vooruitgang die zou kunnen bijdragen aan een fundamenteel begrip van de biologische functies van deze moleculen op celoppervlakken.