over millennia, beschavingen vorderden door de steen, Bronzen, en IJzertijd. Nu is de tijd gekomen dat kwantummaterialen de manier waarop we leven veranderen, mede dankzij onderzoek uitgevoerd aan het Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) en McGill University.

Professor Emanuele Orgiu, een onderzoeker bij INRS en een specialist in kwantummaterialen. Deze materialen zijn slechts enkele atomen dik, maar hebben opmerkelijke optische, magnetisch, en elektrische eigenschappen. Het onderzoek van professor Orgiu richt zich op het creëren van patronen op het oppervlak van kwantummaterialen om hun eigenschappen te veranderen.

"De vorm van de tekeningen helpt bij het bepalen van de eigenschappen die aan het oppervlak worden gegeven, " hij legt uit.

Zijn werk heeft potentiële toepassingen voor (opto)elektronische apparaten zoals transistors en fotosensoren, maar ook voor biosensing-apparaten.

De expert op het gebied van kwantummaterialen heeft zojuist een grote stap voorwaarts gezet door macrocycli - grote cirkelvormige moleculen - op een grafietoppervlak te synthetiseren. Dit materiaal bestaat uit een stapel grafeen, een enkele atoomdikke laag koolstof. Grafeen wordt beschouwd als een kwantummateriaal.

"Zie macrocycli als kleine Legoblokjes. Het is onmogelijk om een ​​ring in oplossing te bouwen, een homogeen mengsel waarin de blokken worden verdund. Maar je kunt het doen als je ze op een tafel legt, " zei professor Orgiu, hoofdauteur van een nieuwe studie, waarvan de resultaten op 18 februari online werden gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

Kortom, de postdoctoraal onderzoeker in de groep van Orgiu, Chaoying Fu, wie is de eerste auteur van de studie, heeft een manier gevonden om macrocycli te gebruiken om moleculaire patronen op het oppervlak van een materiaal te tekenen.

"De macrocycli worden in oplossing op het oppervlak afgezet en alleen de moleculen blijven over als de vloeistof is verdampt. We kunnen voorspellen hoe ze in elkaar zullen passen, maar de uitlijning gebeurt op natuurlijke wijze door de interacties met naburige moleculen en het oppervlak, ' legt professor Orgiu uit.

De studie werd uitgevoerd in samenwerking met Dmitrii F. Perepichka, een professor in McGill's Department of Chemistry, wiens expertise hielp begrijpen hoe bepaalde moleculen zich op het oppervlak van grafiet konden rangschikken.

"Dit is een geweldig voorbeeld van de kracht van een multidisciplinaire aanpak waarbij we organische synthese en oppervlaktewetenschap hebben gecombineerd. Het niveau van controle dat we bereikten over de vorm en de structuur van gesynthetiseerde moleculen is vrij opmerkelijk, ' zegt Perepichka.

Orgiu zei dat de vorm en grootte van macrocycles hen de ideale kandidaat maakten om op het oppervlak van het grafiet te tekenen.

"Het voordeel van deze moleculen zijn de grote poriën in hun structuur. We kunnen uiteindelijk onze macrocycli als frame gebruiken en de poriën versieren met biomoleculen die de biosensing-eigenschappen van het oppervlak zouden bevorderen. Dit is zeker een van onze volgende stappen voor toekomstige projecten."