El equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de California, Berkeley, ha desvelado los secretos detrás de la formación espontánea de estas estructuras en forma de pastel, que constan de cinco dominios triangulares que irradian hacia afuera desde un punto central. Su estudio, publicado en la revista Nature Nanotechnology, arroja luz sobre la interacción de las interacciones moleculares y la geometría que impulsan este comportamiento único de autoensamblaje.
Los actores clave en este proceso de ensamblaje son pequeñas moléculas orgánicas conocidas como ftalocianinas, específicamente ftalocianinas de cobre (CuPc). Cuando estas moléculas se disuelven en un disolvente y luego se depositan sobre un sustrato, sufren una transformación notable, autoorganizándose en "cuasicristales pentagonales" altamente ordenados.
Lo que hace que estas estructuras sean tan fascinantes es su parecido con los cuasicristales, una clase de materiales que poseen un orden de largo alcance sin simetría traslacional. En otras palabras, las moléculas dentro de estas estructuras están dispuestas en un patrón repetitivo, pero no de forma periódica y regular como los cristales tradicionales.
Para comprender las fuerzas impulsoras detrás de este autoensamblaje único, los investigadores emplearon una combinación de técnicas experimentales y modelos teóricos. Sus hallazgos sugieren que las interacciones moleculares responsables de este comportamiento implican un delicado equilibrio de fuerzas atractivas y repulsivas entre las moléculas de CuPc.
Específicamente, la rígida estructura molecular de las ftalocianinas y su tendencia a formar enlaces de hidrógeno con moléculas vecinas contribuyen a la formación de estos patrones altamente organizados. El equilibrio de estas interacciones da como resultado el surgimiento de cinco dominios distintos, que se asemejan a porciones de pastel.
El equipo también descubrió que el tamaño de los cuasicristales pentagonales se puede controlar con precisión ajustando la concentración de las moléculas de CuPc en la solución. Esta capacidad de ajuste abre posibilidades interesantes para la fabricación de nanomateriales y dispositivos funcionales con propiedades personalizadas.
El autoensamblaje espontáneo de moléculas de CuPc en cuasicristales pentagonales proporciona un ejemplo notable de cómo las intrincadas interacciones moleculares pueden dar lugar a complejas y hermosas estructuras a nanoescala. Los hallazgos de este estudio no sólo amplían nuestra comprensión de los procesos fundamentales de autoensamblaje, sino que también allanan el camino para el diseño y la ingeniería de materiales novedosos con aplicaciones potenciales en la electrónica, la óptica y otras áreas tecnológicas.
