14.09.2020 - RUDN University

El químico desarrolló un nuevo tipo de película repelente al agua de una molécula de espesor

Las nanopelículas orgánicas 2D pueden utilizarse para crear revestimientos protectores hidrofóbicos o anticorrosivos para la electrónica orgánica o para desarrollar filtros moleculares

Un químico de la Universidad RUDN junto con sus colegas crearon un nuevo tipo de nanofilm bidimensional a partir de un material orgánico llamado calixareno. El invento puede ser utilizado como una capa protectora en la electrónica y como parte de los filtros moleculares. También sugirieron una manera de aumentar la durabilidad de tales películas con la radiación UV.

Los calixarenos son grandes moléculas orgánicas en forma de cuenco que consisten en varios anillos. El anillo exterior del cuenco es hidrófilo, es decir, retiene activamente el agua. El anillo interior es hidrófobo o repelente al agua. Los calixarenos son conocidos en la industria química como aditivos: por ejemplo, juegan un papel en la síntesis de polímeros de etileno y propileno. Científicos de Belarús y Rusia, incluido un químico de la Universidad RUDN, sugirieron una nueva forma de utilizarlos. Desarrollaron películas con base de calixareno de 0,8-1,5 nm de espesor que pueden funcionar como recubrimientos repelentes al agua.

"Estas películas orgánicas 2D pueden ser usadas para crear recubrimientos protectores hidrofóbicos o anticorrosivos para la electrónica orgánica o para desarrollar filtros moleculares", dijo Alexey Kletskov, un candidato de Ciencias Químicas, e investigador del Instituto Conjunto de Investigación Química de la Universidad RUDN.

El equipo utilizó el método de Langmuir-Blodgett para construir una fina película a partir de moléculas individuales. El método había sido desarrollado especialmente para las moléculas que tienen partes hidrófilas e hidrófobas. Al ponerlas en el agua, las moléculas como esta se alinean en la superficie con sus partes hidrofóbicas que aparecen. Después de eso, se presionan con émbolos especiales, y cuando se alcanza la densidad requerida, la película se mueve sobre una base sólida.

Para reforzar la película, el equipo utilizó la radiación UV. Tiene suficiente energía para romper las cadenas de hidrocarburos que unen los anillos externos e internos de cada molécula. Primero se rompen las cadenas y luego se unen de nuevo, pero esta vez con cabos sueltos de otras moléculas de calixareno. Como resultado, todas las moléculas de la película se unen estrechamente.

El equipo estudió la estructura de las películas utilizando un microscopio de fuerza atómica y descubrió que la eficiencia de la radiación UV se correlaciona con la longitud de las cadenas en las macromoléculas originales. Las moléculas con cadenas cortas formaban películas más estables, y en el caso de las moléculas de cadena larga, la radiación UV hacía que las películas tuvieran una estructura irregular con clusters. Por lo tanto, se encontró que la luz UV no siempre era beneficiosa para la calidad de la película. Dependiendo de la estructura de la molécula, puede reducir las propiedades hidrófugas de una película o no tener ningún efecto considerable. Es un factor importante a considerar cuando se utilizan las películas como recubrimientos hidrofóbicos en diferentes superficies, desde las pantallas hasta los recubrimientos de construcción.

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