Las redes bidimensionales estables de moléculas orgánicas son componentes importantes en varios procesos de nanotecnología. Sin embargo, produciendo estas redes, que tienen un solo átomo de espesor, en alta calidad y con la mayor estabilidad posible en la actualidad sigue siendo un gran desafío. Los científicos de la Iniciativa de Nanosistemas de Clúster de Excelencia de Munich ahora han creado con éxito estas redes hechas de moléculas de ácido de boro. El número actual de la revista científica ACS Nano informes sobre sus resultados.

Incluso las alfombras orientales más caras tienen pequeños errores. Se dice que los piadosos tejedores de alfombras incluyen deliberadamente pequeños errores en sus finas alfombras, porque solo Dios tiene derecho a ser inmaculado. Alfombras moleculares, como a la industria de la nanotecnología le gustaría tenerlos, todavía no corren peligro de ofender a los dioses. Un equipo de físicos encabezado por el Dr. Markus Lackinger de la Technische Universität München (TUM) y el profesor Thomas Bein de la Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) ha desarrollado un proceso mediante el cual pueden construir redes de polímeros de alta calidad utilizando componentes de ácido boro.

Las "alfombras" en las que los físicos están trabajando en su laboratorio en el Deutsches Museum München consisten en estructuras bidimensionales ordenadas creadas por moléculas autoorganizadas de ácido boro en una superficie de grafito. Al eliminar el agua, las moléculas se unen en una red de un átomo de espesor que se mantienen unidas únicamente por enlaces químicos, un hecho que hace que esta red sea muy estable. La disposición regular en forma de panal de miel de las moléculas da como resultado una superficie nanoestructurada cuyos poros se pueden utilizar, por ejemplo, como formas estables para la producción de nanopartículas metálicas.

Las alfombras moleculares también vienen en modelos casi perfectos; sin embargo, estos no son muy estables, Desafortunadamente. En estos modelos, los enlaces entre las moléculas son muy débiles, por ejemplo, puentes de hidrógeno o fuerzas de van der Waals. La ventaja de esta variante es que las fallas en la estructura regular se reparan durante el proceso de autoorganización:los enlaces defectuosos se disuelven para que se puedan formar los enlaces adecuados.

Sin embargo, muchas aplicaciones requieren redes moleculares que son mecánicamente, térmica y / o químicamente estable. Unir las moléculas por medio de enlaces químicos fuertes puede crear alfombras de moléculas tan duraderas. El lado negativo es que los inevitables errores de tejido ya no se pueden corregir debido a la gran fuerza de unión.

Markus Lackinger y sus colegas ahora han encontrado una manera de crear una alfombra molecular con enlaces covalentes estables sin errores de tejido significativos. El método se basa en una reacción de unión que crea una alfombra molecular a partir de moléculas de ácido de boro individuales. Es una reacción de condensación en la que se liberan moléculas de agua. Si la unión se lleva a cabo a temperaturas de un poco más de 100 ° C con solo una pequeña cantidad de agua presente, los errores se pueden corregir durante el tejido. El resultado es la deseada alfombra mágica:moléculas en una estructura de una capa estable y bien ordenada.

El laboratorio de Markus Lackinger se encuentra en el Deutsches Museum München. Allí está haciendo una investigación en la Cátedra del Prof. Wolfgang Heckl (Escuela de Educación TUM, TU München). El profesor Bein es presidente del Departamento de Química de la LMU. La investigación se llevó a cabo en colaboración con el grupo de trabajo del profesor Paul Knochel (LMU) y Physical Electronics GmbH, con financiación de la Iniciativa de Nanosistemas de Clúster de Excelencia de Múnich (NIM) y la Fundación de Investigación de Baviera (BFS).