Ученые из Великобритании впервые продемонстрировали методику создания сложных трехмерных самоассоциирующихся структур на поверхности. Ранее подобные структуры могли иметь лишь два измерения. Новая техника могла бы быть полезна в процессе создания молекулярного компьютера и устройств для хранения информации.

Самосборка  – превосходный метод для изготовления поверхностных наноструктур. Он достаточно прост, при этом не требует дополнительно дорогого оборудования и необычных условий для проведения эксперимента. Однако до сих пор техника использовалась в основном для того, чтобы создавать относительно простые двумерные периодические структуры. Разработка все более сложных и сложных структур является одной из целей современных нанотехнологий. Соответственно, научный мир ищет новые способы их производства.

Большую роль в предложенной учеными из University of Nottingham (Великобритания) методике играет дополнительная молекула, участвующая в процессе самосборки. При помещении этой молекулы на рабочую поверхность самосборка действует таким образом, что вокруг нее формируется сложная, но устойчивая трехмерная наноструктура. В качестве дополнительной «резидентной» молекулы ученые использовали фуллерен (C60). Единичная молекула С60 размещалась на поверхности, покрытой тетракарбоксиловой кислотой. Отдельные молекулы кислоты формировали покрытие, имеющее множество нанопор, застабилизированных при помощи водородной связи. Таким образом, поверхность может «захватывать в ловушку» такие органические молекулы, как фуллерен.

Детальное описание предложенной техники приведено в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry. Описывая свою методику, ученые применяют весьма интересную ассоциацию. По их словам, метод похож на подбрасывание груды кирпичей в воздух; при этом, когда кирпичи падают на землю, они спонтанно формируют жилой дом. До настоящего времени такие молекулярные «кирпичи» могли сформировать лишь двумерные плоские структуры, но теперь перед научным миром открыты гораздо более широкие горизонты.

Благодаря новой технике молекулы кислоты «самостоятельно» формировали вокруг C60 сферическую трехмерную сеть. Предложенная методика – принципиально новый способ создания наноструктур. К слову, этот процесс обратим. Если добавить к структуре плоскую молекулу, например, коронин, трехмерная наноструктура будет разрушена. Таким образом, научная работа открывает путь к управляемому созданию сложных трехмерных структур, строением которых можно управлять.

В ближайшем будущем команда планирует продолжить работу, чтобы создать сложные трехмерные структуры далеко от «опорной» поверхности. Кроме того, планируется исследование физических характеристик получаемых конструкций, в частности, электрических и магнитных свойств. В дальнейшем техника может обеспечить создание принципиально новых материалов, которые, в свою очередь, откроют дорогу к новым устройствам хранения данных. Хотя, сами ученые отмечают, что до подобного применения подобной техники еще далеко.