Новый «клей» для крепления молекул к металлическим поверхностям

Источник: mit.edu

В течение последних 30 лет для прикрепления различных молекул к поверхностям из золота использовались химические вещества, называемые тиолами. Исследователи разработали самые различные способы применения этого метода. На его основе было создано множество электронных датчиков и устройств. И все же, тиоловый «клей» имеет свои недостатки. Во-первых, сила связывания молекул относительно невелика, и связь может разрушиться при повышении температуры. Во-вторых, тиоловые соединения не проводят электричество, что ограничивает возможности их использования в электронике. Новый вид химического «клея», разработанный в Массачусетском технологическом институте (США), намного функциональнее. Группа исследователей во главе с доцентом Иеремией Джонсоном, решила использовать семейство химических веществ, называемых карбенами, в частности — направляемые N-гетероциклические карбены (ANHCs).

В проекте также приняли участие профессор Трой Ван Ворхис, аспиранты Александр Жуховицкий и Майкл Маврос. Как отмечает г-н Джонсон, уже давно известно, что некоторые карбены могут надежно связываться с поверхностью различных металлов. Новое исследование показало, что карбены способны играть роль «якоря» для стабильного прикрепления разнородных материалов к поверхности на молекулярном уровне. Это означает, что с их помощью можно выполнять процесс, называемый химиками «функционализацией» поверхности. В настоящее время существует ограниченное число технологий функционализации, и все они являются узко специализированными, то есть подходят только для конкретных типов поверхностей. Универсализация этого процесса может иметь большое значение для науки и промышленности. Карбены могут стать основой такого обобщенного подхода.

Кроме того, электропроводность карбеновых соединений относительно высока. Как заявляет г-н Джонсон, она сравнима с электропроводностью металлов и гораздо выше, чем у тиольных соединений. Ученые предупреждают, что для подтверждения эффективности технологии необходимы дополнительные эксперименты. Но в любом случае, разработка является весьма перспективной. Она может использоваться в создании биосенсоров: молекула, предназначенная для связи с конкретным биологическим маркером, может быть прикреплена к золотому проводнику, и в случае контакта с маркером электрическая цепь будет активироваться. Карбеновый «клей» может стать основой для создания различных защитных покрытий. Другое возможное применение — прикрепление к золотым наночастицам биомолекул, связывающихся с опухолевыми клетками. Новый материал имеет большой потенциал, потому что его производство стоит недорого и легко масштабируется.