Una colaboración única entre químicos y matemáticos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e) ha llevado a una nueva técnica de imagen que permite el estudio del autoensamblaje molecular con un nivel de detalle sin precedentes. Los investigadores, dirigido por los profesores de TU / e Bert Meijer y Remco van der Hofstad, publicó su avance la semana pasada en la revista líder Ciencias . La nueva técnica abre un mundo de oportunidades únicas para el estudio de materiales complejos de autoensamblaje con muchas aplicaciones potenciales en electrónica. medicina y energía.

En el autoensamblaje molecular, se fabrican nuevos materiales desde cero, con propiedades que no se encuentran en la naturaleza. El grupo de investigación dirigido por el prof.dr. Bert Meijer en el ICMS se enfoca en materiales llamados polímeros supramoleculares, cadenas largas formadas por moléculas individuales. Estos materiales tienen una variedad de posibles aplicaciones, por ejemplo como biomateriales en medicina regenerativa, como nanotubos con buenas propiedades conductoras en electrónica, o como materiales fotovoltaicos en futuras células solares.

Tecnología revolucionaria

Las buenas técnicas de imagen son esenciales para comprender los procesos dinámicos que tienen lugar en la pequeña micro y nano escala del autoensamblaje molecular. La revolucionaria e ingeniosa técnica de "microscopía de superresolución" introducida en los últimos años permite obtener imágenes ópticas de objetos con dimensiones más pequeñas de lo que normalmente sería posible utilizando una técnica óptica. En el diario Ciencias , Meijer y el matemático prof.dr. Remco van der Hofstad del Departamento de Matemáticas e Informática presenta hoy un nuevo paso adelante con esta técnica, permitiendo captar imágenes de fenómenos moleculares que hasta ahora habían sido invisibles.

Colaboración rara

La contribución de Van der Hofstad fue necesaria porque las máquinas moleculares estudiadas por el grupo de Meijer están sujetas a todo tipo de factores aleatorios, lo que genera mucho "ruido" en los datos. Los modelos estocásticos desarrollados por Van der Hofstad permiten realizar una imagen mucho más clara. "Fue como si la 'niebla' que cubría nuestras imágenes se levantara de repente", dice el autor principal de la publicación Lorenzo Albertazzi. Según el investigador italiano, es único para los químicos y los matemáticos trabajar juntos de esta manera. "Deberíamos hacerlo con mucha más frecuencia, ya que estas áreas de especialización son muy complementarias ".

Demostración

En opinión de Albertazzi, la nueva técnica es un gran paso adelante en la comprensión de las reacciones de ensamblaje. En su publicación los autores demuestran su enfoque con una reacción bien conocida en la que se mezclan dos cadenas con componentes rojo y verde. "Siempre se pensó que el intercambio de componentes solo tiene lugar en los extremos de las cadenas. Pero ahora hemos demostrado que los componentes se intercambian en toda la longitud de la cadena". Albertazzi cree que este es solo un ejemplo de la enorme variedad de nuevos materiales y reacciones que ahora se pueden entender más claramente con esta técnica.