Natura po raz kolejny inspiracją dla inżynierów

Fot. Pixabay CC0

Natura dostarcza inżynierom od dawna inspiracji. Będące jej częścią żywe organizmy są najbardziej złożonymi „urządzeniami", jakie znamy. Mogą pełnić swoje funkcje z dużą wydajnością, a wszystko w nich dzieje się na poziomie pojedynczych cząsteczek, czyli w nanoskali.

Najważniejszą cechą tych mikroskopijnych układów jest fakt, że oddziałują one precyzyjnie ze sobą, tworząc dobrze zdefiniowane struktury, czego przykładem jest podwójna helisa DNA. Zainspirowani tymi samoorganizującymi się bio-systemami naukowcy, w tym fizycy FLEET, stworzyli nowy, oparty na węglu, samoskładający się nanomateriał, który może być kluczem do nowych technologii fotowoltaicznych i katalizy.

Główny badacz, dr Agustin Schiffrin przyznaje: "Wytwarzanie nanomateriałów poprzez kontrolowanie pozycji pojedynczych atomów i cząsteczek po jednym na raz jest bardzo męczące, jeśli nie niemożliwe. Zamiast tego możemy tworzyć precyzyjnie atomowe struktury poprzez samoorganizację, wybierając właściwe cząsteczki, atomy i warunki przygotowania." Taka metoda nie wymaga żadnej interwencji zewnętrznej.

Wszystko to jest możliwe, ponieważ jako budulec zastosowano cząsteczki organiczne, czyli zawierające węgiel. Ich kształt, rozmiar i oddziałujące grupy funkcyjne można ułożyć na niemal nieskończoną liczbę sposobów za pomocą organicznej chemii syntetycznej. Kontrola interakcji między cząsteczkami prowadzi do stworzenia pożądanej, dobrze zdefiniowanej nanostruktury, podobnie jak interakcje między kwasami nukleinowymi w DNA prowadzą do podwójnej helisy.

"Możemy w ten sposób budować materiały o bardzo precyzyjnej, inżynierskiej strukturze, co powoduje, że materiał ma pożądane właściwości elektroniczne" - mówi współautor Marina Castelli, doktorantka Monash School of Physics and Astronomy. Nanomateriały oparte na metaliczno-organicznych kompleksach molekularnych pozwalają na szeroki zakres użytecznych funkcji, zarówno technologicznych, jak i biologicznych, od katalizy do fotowoltaiki po wykrywanie gazu i przechowywanie.

(KB)