Un proceso innovador abre nuevas perspectivas para las aplicaciones de la tecnología de capa fina
Los investigadores desarrollan métodos para sintetizar capas de material mediante fragmentos moleculares gaseosos
Durante los últimos cinco años, investigadores de la Universidad de Leipzig han estado trabajando en métodos fundamentalmente nuevos para ensamblar de forma selectiva fragmentos moleculares gaseosos y cargados en moléculas nuevas y complejas. Las sustancias sintetizadas se depositan sobre superficies. Este innovador proceso abre nuevas perspectivas de aplicación en la nanoelectrónica moderna y la tecnología de sensores. También ofrece nuevas vías de investigación en diversas disciplinas científicas, desde la investigación de catalizadores hasta las aplicaciones médicas. Los científicos de la Universidad de Leipzig, junto con sus colaboradores de la Universidad de Purdue (EE.UU.), han publicado un resumen de sus hallazgos de este periodo en la revista Nature Reviews Chemistry.
"Hasta ahora, los fragmentos moleculares cargados se han estudiado principalmente en química analítica para determinar la estructura de las moléculas. Sin embargo, las investigaciones de los últimos años han demostrado que estos fragmentos también son muy relevantes para aplicaciones sintéticas. Depositándolos selectivamente sobre superficies, es posible desencadenar reacciones químicas que no serían factibles con los métodos de síntesis convencionales", explica el profesor Jonas Warneke, jefe del grupo de investigación del Instituto Wilhelm Ostwald de Química Física y Teórica de la Universidad de Leipzig.
Los instrumentos de investigación utilizados -especialmente optimizados para la denominada síntesis de capa fina con fragmentos moleculares cargados- sólo existen en dos lugares del mundo. Fueron desarrollados conjuntamente por los grupos de investigación dirigidos por el Profesor Jonas Warneke y la Profesora Julia Laskin en la Universidad de Purdue. La síntesis de láminas delgadas se refiere a la producción de capas finas con espesores que van de la escala nanométrica a la micrométrica.
En el artículo, el equipo de Leipzig explica su trabajo sobre la formación controlada de enlaces químicos mediante fragmentos moleculares "agresivos". Por ejemplo, el fragmento molecular con carga negativa más reactivo químicamente conocido hasta la fecha -que cuenta con un largo historial de investigación en Leipzig- se unió específicamente a otras moléculas. Incluso el nitrógeno del aire, que suele considerarse poco reactivo, se unió en capas a las superficies. Esto abre nuevas posibilidades de utilizar estas materias primas químicas inertes para sintetizar nuevas moléculas y materiales funcionales en las superficies, o para modificar selectivamente las propiedades de las superficies de los materiales.
La publicación también describe la investigación realizada por el equipo de la Universidad de Purdue sobre la unión de "nanoclusters" cargados que contienen metales -pequeñas partículas con un número de átomos definido con precisión-, de interés para las tecnologías cuánticas debido a sus propiedades magnéticas y electrónicas únicas. El artículo también informa sobre el trabajo conjunto de los dos grupos de investigación para desarrollar los instrumentos y estudiar el comportamiento de los catalizadores moleculares cargados sobre superficies.
"Nuestro objetivo es optimizar nuestro trabajo en los próximos años desarrollando instrumentos aún más potentes para la síntesis de películas finas utilizando fragmentos moleculares", afirma Warneke. Esto podría permitir la síntesis de materiales a microescala y allanar el camino para las aplicaciones de los nuevos y extraordinarios compuestos ensamblados a partir de fragmentos moleculares en la tecnología de microsistemas". Además, el equipo de investigación de Leipzig está desarrollando nuevos enfoques para analizar grandes biomoléculas en superficies mediante la fijación de fragmentos moleculares cargados, un avance que podría contribuir a una comprensión fundamental de las funciones biológicas de estas moléculas en las superficies celulares.
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