Wetenschappers van de Universiteit van Leeds hebben een nieuwe techniek geperfectioneerd waarmee ze moleculaire nanodraden kunnen maken van dunne reepjes ringvormige moleculen die bekend staan ​​als discotische vloeibare kristallen (DLC's).

De bevindingen kunnen een belangrijke stap zijn in de ontwikkeling van elektronische apparaten van de volgende generatie, zoals lichtoogstcellen en goedkope biosensoren die kunnen worden gebruikt om de waterkwaliteit in ontwikkelingslanden te testen.

DLC's zijn schijfvormige moleculen die een van de meer veelbelovende kandidaten zijn voor organische elektronische apparaten. Echter, het controleren van hun uitlijning is een uitdaging gebleken voor wetenschappers en dit is een grote belemmering geweest voor hun gebruik in de vloeibaar-kristaldisplay-industrie en als moleculaire draden.

"DLC-moleculen hebben de neiging om op elkaar te stapelen als een stapel munten, "Zei onderzoeker Professor Stephen Evans van de Universiteit van Leeds. "Maar de moeilijkheid komt in het controleren van de oriëntatie van dergelijke kolomvormige stapels ten opzichte van het oppervlak waarop ze liggen. Dit is cruciaal voor hun toekomstige toepassing.

"Traditioneel, wetenschappers hebben geprobeerd om DLC's op één lijn te krijgen door simpelweg met een doek over het oppervlak waarop ze zitten te wrijven om microgroeven te creëren. Deze vrij primitieve methode werkt prima voor macroscopische gebieden, maar voor nieuwe generaties apparaten moeten we nauwkeurig bepalen hoe vloeibaar kristal zich op het oppervlak schikt."

Het Leeds-team, onder leiding van professor Richard Bushby en professor Evans, heeft een volledig nieuwe techniek ontwikkeld die gebruikmaakt van patroonoppervlakken om de uitlijning selectief te regelen, waardoor ze de stapels netjes kunnen stapelen om moleculaire 'draden' te maken.

De techniek omvat het bedrukken van vellen goud of silicium met zelf-geassembleerde monolagen, die kan worden gemodelleerd met 'strepen' van hoge en lage energie. Wanneer een druppel vloeibaar kristal op dit patroonoppervlak wordt aangebracht en verwarmd, het verspreidt zich spontaan als vloeibare vingers over de energierijke strepen, waardoor de lage-energiegebieden kaal blijven.

Professor Evans zei:"Binnen de strepen vonden we moleculen gerangschikt in halfcilindrische kolommen van elk enkele micrometers lang, waarvan wij geloven dat dit het hoogste niveau van controle over DLC-uitlijning tot nu toe is. We ontdekten ook dat hoe smaller de strepen, hoe beter de volgorde van de kolommen."

Het team heeft goede hoop dat dit niveau van controle kan leiden tot de ontwikkeling van een nieuw type biosensor, die zou kunnen testen op alles wat de oppervlakte-eigenschappen verandert.

"Door de oppervlakte-eigenschappen te veranderen, kunnen we schakelen tussen uitlijningen, wat erg interessant is vanuit het oogpunt van sensorapparatuur, " voegde professor Evans toe. "De meeste biosensoren hebben achtergrondverlichting nodig om te zien wanneer er een verandering heeft plaatsgevonden, maar het is heel gemakkelijk te zien wanneer een vloeibaar kristal van richting is veranderd - je houdt het gewoon tegen het licht.

"Dit opent geweldige mogelijkheden voor de productie van zeer eenvoudige en, belangrijker, goedkope biosensoren die op grote schaal kunnen worden gebruikt in de derde wereld."

Het team test nu de geleidbaarheid van deze draden in de hoop dat ze kunnen worden gebruikt voor energieoverdracht in moleculaire systemen. Ze kijken ook naar manieren om de draden te polymeriseren om ze sterker te maken.