22/06/2021
Una sfida importante nella ricerca sui materiali consiste nel progettare e fabbricare materiali a base di silicio con proprietà superficiali funzionali e modulabili. Una promettente strategia "bottom-up" per raggiungere questo obiettivo è attraverso l'autoassemblaggio di molecole.
Sebbene l'autoassemblaggio sia comunemente sfruttato per indurre una crescita ordinata sulle superfici metalliche, l'elevata reattività dei semiconduttori tende ad inibirla, in quanto le molecole tendono ad attaccarsi casualmente dove atterrano sulla superficie. In una nuova pubblicazione sulla prestigiosa rivista Nature Chemistry, una collaborazione interdisciplinare di scienziati tra cui Conor Hogan dell'Istituto di struttura della materia (Ism) del Cnr di Roma e gruppi di Berlino, Paderborn e Münster (Germania) hanno dimostrato che singoli strati molecolari ben ordinati e stabili possono essere preparati su silicio mediante autoassemblaggio di carbeni N-eterociclici.
Si tratta di molecole organiche altamente reattive ma altamente configurabili, che hanno suscitato molto interesse negli ultimi anni non da ultimo in relazione al loro utilizzo come ligandi su superfici metalliche come oro e rame. Mentre i carbeni più piccoli tendono a formare strati stabili ma disordinati sul silicio, l'aggiunta di gruppi laterali che sollevano leggermente le molecole dalla superficie garantisce loro una mobilità sufficiente per formare isole ordinate e eventualmente film più grandi cresciuti in maniera epitassiale.
I meccanismi che guidano l'autoassemblaggio sono stati identificati tramite tecniche di sintesi organica, microscopia a scansione a effetto tunnel e spettroscopia di fotoemissione, supportata e interpretata da simulazioni atomistiche di principi primi eseguite in parte presso il centro di supercalcolo Cineca di Bologna. Questo approccio, con variegate tecniche sperimentali e teotiche, ha permesso al team scientifico di stabilire una serie di regole guida per favorire la crescita ordinata di una varietà di molecole e superfici, stabilendo così un nuovo paradigma per la funzionalizzazione molecolare delle superfici con possibili applicazioni nel fotovoltaico, nelle tecnologie dei sensori ed oltre.
Per informazioni:
Conor Hogan
Cnr - Ism
conor.hogan@ism.cnr.it
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