Ученые из лаборатории Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха и МГУ им. М. В. Ломоносова смогли создать тонкие пленки толщиной в одну молекулу из дендримерных структур на основе сульфонимидов. Новое соединение можно модифицировать для придания ему различных свойств, например гидрофобности.

Результаты работы представлены в журнале Applied Surface Science.

Сегодня в мире растет потребность в модификации поверхности различных материалов для их защиты и придания новых эксплуатационных характеристик, не влияя при этом на их основные свойства. Обычно для этого в качестве основы будущего материала используют полимерные соединения. Использование полимеров позволяет защитить материал от неблагоприятных воздействий, но сильно влияет на его природные свойства, такие как прозрачность, проводимость и твердость. Поэтому ученые стараются создать альтернативу этому методу, нанося на поверхность материалов тонкие мономолекулярные слои, которые могут придавать полезные свойства, но при этом не вносят изменений в природные свойства. Для такой методики перспективными оказываются дендримеры.

Дендримеры — это молекулы, имеющие разветвленную упорядоченную структуру, размеры от одного нанометра и строго определенную молекулярную массу. Существует множество методов создания и нанесения таких дендримерных пленок на поверхность, но большинство из них не дают возможности контролировать толщину получающегося слоя.

Авторы нового исследования использовали метод Ленгмюра — Блоджетт, который позволяет создавать очень тонкие пленки, имеющие упорядоченную структуру. Ученые показали, что нафтильная группа в составе дендримера не только отвечает за гидрофобные свойства, но и позволяет создать дополнительную сшивку молекул дендримера в плотную и стабильную пленку.

В ходе работ авторы выяснили, что смачиваемость поверхности зависит от шероховатости пленки. Дальнейшее исследование этого явления позволит предсказывать смачиваемость слоя дендримера в зависимости от пространственного расположения гидрофобных функциональных групп. Это позволит заранее планировать синтез подобных структур и вычислять оптимальные условия для него.

Для демонстрации возможностей метода ученые создали гидрофобную поверхность. Этот пример продемонстрировал, что сульфонимидные дендримеры могут выступать строительными блоками для создания устойчивой пленки, придающей поверхности специальные свойства.

Различные функциональные группы способны изменять поверхность по-разному. Например, фрагмент молекулы можно подобрать так, чтобы он избирательного связывался с молекулой лекарственного препарата, что позволит использовать конечный продукт для адресной доставки лекарств. А функциональная группа, обладающая люминесцентными свойствами, позволяет использовать дендример в качестве сенсора.