Синтезирован материал, способный изменять свойства различных поверхностей

Синтезирован материал, способный изменять свойства различных поверхностей

Исследователи из лаборатории Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха (CDMM) предложили использовать дендримерные структуры на основе сульфонимидов для создания тонких пленок толщиной в одну молекулу. Ученым удалось создать защитную водоотталкивающую пленку. При этом предложенное вещество можно модифицировать разными способами, придавая поверхности и другие желаемые свойства. Результаты работы в журнале Applied Surface Science.

В условиях стремительного развития новых материалов растет и потребность в защите и модификации их поверхности. Ученые находятся в непрерывном поиске способа продлить срок службы материалов или придать им полезные свойства, не изменяя при этом их природные свойства. Обычно для таких целей используют полимерные материалы. Использование полимеров, наряду с защитой от неблагоприятных для материала воздействий, может приводить к изменению природных свойств материала, таких как прозрачность, проводимость, твердость. Поэтому перспективным направлением является возможность создания тонких мономолекулярных слоев, которые могут придавать полезные свойства поверхности, но при этом не вносят изменений в свойства самого материала. Одним из перспективных материалов для создания таких монослоев являются дендримеры. 

«Дендримеры — это уникальные молекулы с высокоупорядоченной, гомогенной, монодисперсной структурой и древоподобным ветвлением высокой степени, имеющие размеры от одного нм и строго фиксированную молекулярную массу», — рассказывает аспирантка Сколтеха Юлия Бондарева. Изначально в Сколтехе синтезом и изучением свойств дендримеров на основе сульфонимида занимался старший научный сотрудник Олег Лукин. На основе его научных работ родилась идея применения таких дендримерных структур в качестве функциональных покрытий. Ранее научная группа CDMM под руководством Олега Лукина опубликовала в Synthetic Communications работу, посвященную синтезу сульфонимидных дендримеров, декорированных нафтильными группами. Нафтильные группы, наряду с длинными алкильными цепями, придают гидрофобные свойства молекуле, поэтому теперь ученые решили создать пленки на основе полученных ими ранее структур, которые будут обладать водоотталкивающими свойствами.

Существует много методик для создания и нанесения пленок на поверхность, но большинство из них не дают возможности контролировать толщину получающейся пленки. В качестве метода для формирования и нанесения пленки применили хорошо известный метод Ленгмюра-Блоджетта, который позволяет получить сверхтонкие пленки с упорядоченной структурой. «Оказалось, 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», — поясняет Юлия Бондарева. 

Интересно, что в ходе исследований была обнаружена зависимость смачиваемости поверхности от шероховатости пленки. Дальнейшее исследование этого явления позволит предсказывать смачиваемость дендримерной пленки в зависимости от пространственного расположения гидрофобных функциональных групп, что будет являться важным шагом на пути планирования и реализации синтеза подобных структур.  

Водоотталкивающую поверхность ученые создали в качестве модели, демонстрирующей, что сульфонимидные дендримеры могут выступать строительными блоками для создания устойчивой пленки, придающей поверхности специальные полезные свойства. Разные функциональные группы будут придавать поверхностям разные свойства. Функциональную группу можно подобрать с целью избирательного связывания с молекулой лекарственного препарата, и тогда наш дендример можно использовать для переноса лекарств. Функциональная группа, обладающая люминесцентными свойствами, позволяет использовать дендример в качестве сенсора. Можно найти и другие применения.

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: