Investigadores de los grupos Schroeder y Moore de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han publicado un nuevo estudio que ilustra cómo los cambios en la secuencia del polímero afectan las propiedades de transporte de carga. Este trabajo requirió la capacidad de construir y estudiar moléculas en cadena con altos niveles de precisión.

El papel, "Transporte de carga en oligómeros conjugados definidos por secuencia, "fue publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Las moléculas en cadena o los polímeros son omnipresentes en la sociedad moderna, con materiales electrónicos orgánicos cada vez más utilizados en células solares, pantallas de pantalla plana, y sensores. Sin embargo, Los materiales convencionales se fabrican generalmente mediante polimerización estadística. donde el orden de las subunidades o monómeros, la secuencia de monómeros, es aleatorio.

"Los métodos de polimerización tradicionales no nos dan un nivel perfecto de control de secuencia, "dijo Charles Schroeder, el director asociado y profesor Ray y Beverly Mentzer en Ingeniería Química y Biomolecular y miembro de la facultad de tiempo completo en el Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas. "Como resultado, Ha sido un desafío preguntarse cómo afecta la secuencia de monómeros a sus propiedades ".

Los investigadores desarrollaron un método llamado síntesis iterativa para abordar el problema. "La síntesis de proteínas en nuestras células ocurre agregando los aminoácidos uno por uno. Usamos el mismo método para hacer polímeros sintéticos donde agregamos distintos monómeros uno por uno. Esto nos permite controlar con precisión la secuencia de forma lineal arreglo, "dijo Hao Yu, un estudiante de posgrado en el Grupo Schroeder, y el grupo Moore dirigido por Jeff Moore, la Cátedra Stanley O. Ikenberry y profesora de química.

Después de hacer los materiales, los investigadores estudiaron sus propiedades de transporte de carga utilizando técnicas de molécula única. De este modo, pudieron medir la conductancia a través de cadenas simples, muy parecido a un 'alambre molecular'.

"Los cables moleculares son generalmente buenos para transportar cargas, ", Dijo Schroeder." Queríamos saber cómo cambian las propiedades de transporte de carga si cambia la secuencia general ".

Yu agregó anclajes moleculares en ambos extremos de la molécula de cadena para permitir la caracterización. "Utilizamos una técnica llamada método de unión de rotura de microscopio de túnel de barrido, donde los anclajes se unen a dos electrodos de oro y forman una unión molecular, "dijo Songsong Li, estudiante de posgrado en el Grupo Schroeder. "Luego, imponemos un sesgo o voltaje aplicado a través de la molécula, y esto nos permite medir las propiedades de transporte de carga de estos polímeros ".

"Actualmente, el método de síntesis requiere mucha mano de obra, ", Dijo Schroeder." Avanzando, estamos desarrollando métodos de síntesis automatizados en el Instituto Beckman para generar grandes bibliotecas de moléculas de secuencia definida ".

"Las implicaciones de este trabajo son significativas, "dijo Dawanne Poree, Gerente de programa en la Oficina de Investigación del Ejército que apoya el trabajo. "A menudo se ha preguntado si las propiedades dependientes de la secuencia observadas en los polímeros biológicos podrían traducirse en materiales poliméricos sintéticos. Este trabajo representa un paso hacia la respuesta a esta pregunta. Además, Este trabajo proporciona información clave sobre cómo la estructura molecular puede diseñarse y manipularse racionalmente para generar materiales con propiedades de diseño de interés para el Ejército, como la nanoelectrónica. transporte de energía, codificación molecular, y almacenamiento de datos, autocuración, y más."