Aspereza, la presencia de irregularidades en una superficie, se asocia comúnmente con un movimiento más lento y pegajosidad. Esto es cierto en diferentes escalas de longitud:a tamaño humano (1 metro), se tarda más en caminar por un sendero que sube y baja, en lugar de caminar por un camino plano. Al tamaño de objetos más pequeños (1/100 - 1/1000 metros), Los italianos usan formas de pasta con una superficie rugosa, p.ej. rigatoni, para hacer mejores superficies adhesivas para la salsa de tomate y el queso. Hasta ahora, sin embargo, ningún experimento pudo probar si el comportamiento de las moléculas realmente sigue la misma tendencia observada a escala humana.

Ahora, escribiendo en Cartas de revisión física , Cristian Rodríguez-Tinoco y un equipo de la Facultad de Ciencias de la Universidad libre de Bruxelles (ULB) dirigido por Simone Napolitano muestran que las moléculas grandes en realidad se mueven más rápido en la proximidad de superficies más rugosas a escala nanométrica. Sus experimentos demuestran claramente que la creencia común de que las irregularidades de la superficie permiten que las moléculas se adhieran mejor a una superficie es realmente incorrecta. Cuando el tamaño de la rugosidad de la superficie, esa es la distancia promedio entre las pequeñas colinas y valles presentes en la superficie de un material, se reduce a unos pocos nanómetros (1 nm =una milmillonésima parte de un metro), moléculas de P4ClS, un tipo de polímero, empezar a moverse más rápido.

Detectar el movimiento molecular no es fácil:las moléculas se mueven rápidamente (hasta 1 millón o más de movimientos por segundo) y sus desplazamientos son demasiado pequeños para ser observados con un microscopio. Realizar tales experimentos en una superficie rugosa es aún más complicado, por su carácter desigual y las dificultades para ajustar el tamaño y distribución de las irregularidades de la superficie. El equipo de ULB ha podido formar una superficie rugosa sobre el aluminio evaporando el metal de forma controlada. Para medir qué tan rápido se mueven las moléculas, los investigadores aplicaron campos eléctricos débiles y registraron la rapidez con la que las moléculas responden al estímulo.

Asombrosamente, el equipo ha notado que las moléculas presentes cerca de un sustrato rugoso se comportan como si estuvieran rodeadas por menos vecinos, lo que explica por qué aceleran en lugar de desacelerar. Esta tendencia está en desacuerdo con las predicciones de las simulaciones por computadora, que proponen que las moléculas se mueven más lentamente cerca de un área rugosa. En contraste con los supuestos de las simulaciones, Las moléculas de polímero no descansan cerca del sustrato rugoso. Debido a la forma en que estas moléculas tienden a organizarse en el espacio, prefieren alejarse de las asperezas. Las pocas moléculas presentes cerca de las asperezas forman menos contacto con la pared, puede disfrutar de más volumen libre y, como consecuencia, se mueven más rápido.

Al compartir sus resultados con un grupo de teóricos del Dartmouth College (EE. UU.) Dirigido por Jane Lipson, El equipo de ULB ha podido encontrar un fuerte vínculo entre la forma en que las colinas y los valles se organizan en una superficie rugosa y cómo se mueven las moléculas. Los teóricos han demostrado que un cambio muy pequeño en el volumen libre alrededor de una molécula induce un tremendo impulso en la movilidad, y las predicciones de sus cálculos concuerdan perfectamente con los experimentos.

Este documento muestra que la forma actual en que pensamos sobre las interfaces no es válida. Esta nueva tendencia molecular observada tiene, por tanto, un gran impacto a nivel de la ciencia fundamental. El trabajo del equipo de ULB podría aprovecharse en un gran número de aplicaciones. Durante casi una década, Varios grupos de investigación han demostrado que las propiedades de muchos recubrimientos delgados, como el flujo, la capacidad de retener o repeler el agua, la velocidad de formación de cristales depende del número de contactos entre una película y su sustrato de soporte. Hasta ahora, para modificar este número fue necesario cambiar el tipo de moléculas en la interfaz, a menudo implica reacciones químicas complejas. Estos hallazgos muestran que es posible adaptar el rendimiento de los nanomateriales simplemente cambiando la rugosidad de la superficie. Este método, por eso, permite controlar una capa de polímero sin tocarla, como usando un mando a distancia!