Algunos de los dispositivos electrónicos más interesantes y fascinantes que algún día estarán disponibles para los consumidores, desde computadoras delgadas como papel hasta tejidos electrónicos, será el resultado de materiales avanzados diseñados por científicos. En efecto, ya se han hecho algunos descubrimientos notables. Para innovar más, los científicos deben aprender a diseñar con precisión las estructuras químicas de los materiales a nanoescala de tal manera que produzcan propiedades y funciones macroscópicas específicas.

Un grupo de investigación, trabajando conjuntamente en la Fuente de Luz Nacional Sincrotrón, ha encontrado una nueva forma de hacerlo. Han sintetizado una nueva clase de macromoléculas que se organizan a sí mismas, o "autoensamblado, "en varias estructuras ordenadas con tamaños de características inferiores a 10 nanómetros. Llamados" tensioactivos gigantes, "estas grandes moléculas imitan las características estructurales de pequeños tensioactivos (sustancias que reducen significativamente la tensión superficial entre dos líquidos, como detergentes), pero se han transformado en nanopartículas moleculares funcionales al hacer "clic" con cadenas de polímero. Los materiales resultantes son únicos porque cierran la brecha entre los tensioactivos de molécula pequeña y los copolímeros de bloque tradicionales y, por lo tanto, poseen una interesante "dualidad" en sus comportamientos de autoensamblaje.

"Esta clase de materiales proporciona una plataforma versátil para la ingeniería de nanoestructuras que tienen características de menos de 10 nanómetros, que es una escala que es muy relevante para los planos de la nanotecnología y la microelectrónica, "dijo el científico correspondiente del estudio, Stephen Cheng, investigador de la Facultad de Ciencias de Polímeros e Ingeniería de Polímeros de la Universidad de Akron. "Mas ampliamente, también estamos interesados ​​en cómo nuestros resultados podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión de los principios químicos y físicos que subyacen al autoensamblaje ".

Los tensioactivos juegan un papel muy importante en nuestra vida diaria, aunque la mayoría de la gente los desconoce. Están presentes en limpiadores y jabones domésticos, adhesivos, pintura, tinta, plástica, Y muchos, muchos otros productos. Naturalmente, son una parte clave de la investigación de materiales.

Los tensioactivos gigantes tienen el potencial de ser incluso más versátiles que sus homólogos más pequeños porque tienen las ventajas de un polímero y un tensioactivo. Son de particular interés para la industria electrónica porque pueden autoensamblarse espontáneamente en nanodominios de solo unos pocos nanómetros de tamaño. Esta escala de longitud debe lograrse para permitir la reducción continua de los chips de computadora, pero ha demostrado ser muy difícil de lograr con las tecnologías convencionales. La producción de películas delgadas con nanopatrones, que son la base de los chips informáticos modernos, podría verse directamente afectada por los tensioactivos gigantes. Si se pueden producir películas con características de nanoescala más pequeñas, podrían conducir a más densos, chips de computadora más rápidos.

El grupo utilizó varias técnicas para estudiar diferentes muestras gigantes de surfactante en forma de película delgada, así como a granel y en solución. Estas técnicas incluyeron la dispersión de rayos X de ángulo pequeño con incidencia rasante (GISAXS) en la línea de luz X9 de NSLS. GISAXS es ​​adecuado para estudiar muestras de películas delgadas que tienen características de nanoescala ordenadas, normalmente entre 5 y 20 nanómetros, y puede informar a los investigadores sobre la forma, Talla, y orientación de estas características, entre otra información. Se utiliza ampliamente para estudiar películas delgadas autoensambladas con características de nanoescala.

Esta investigación fue publicada en el 18 de junio de Edición de 2013 de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .