Towards fabrication of 2D out-of-plane functional supramolecular nanoarchitectures

Onderzoek naar zelfassemblage voor nieuwe materialen

Het promotieonderzoek van Shiva Moradmandpainroodposhti is onderdeel van de algemene onderzoekslijn die gericht is op het verkrijgen van diepgaande kennis over hoe de eigenschappen van moleculen in oplossing kunnen worden overgebracht op oppervlakken. Om een volledig functioneel oppervlak op te bouwen uit verschillende moleculaire bouwstenen die op een substraat zijn gedeponeerd, is het nodig rekening te houden met een groot aantal verschillende parameters, zoals molecuul-molecuul-interacties, molecuul-oppervlak-interacties, oplosbaarheid, opgeloste stofconcentratie en depositiemethode.

In de natuur voegen moleculen zich spontaan samen tot functionele objecten zonder sturing door een externe bron (zelfassemblage). Het werk van Moradmandpainroodposhti was erop gericht om protocollen te ontwikkelen voor een vergelijkbare zelfassemblage, waarmee het mogelijk zou zijn om nieuwe materialen te maken voor lichtemissie en toepassingen in elektronica en dataopslag.

Moradmandpainroodposhti heeft twee benaderingen onderzocht: als eerste werden moleculen in oplossing geassembleerd en is het gevormde complex op een oppervlak gedeponeerd. De tweede optie bestond uit het achtereenvolgens deponeren van verschillende soorten moleculen op het oppervlak om een functioneel complex als soort van Lego op te bouwen. Zij heeft bewezen dat de manier waarop moleculen associëren in oplossing behouden blijft wanneer het in oplossing gevormde complex naar het oppervlak wordt overgebracht. Dit maakt ontwerp en synthese van bouwstenen die de gewenste functionele eenheid in oplossing zullen vormen in principe mogelijk.

Moradmandpainroodposhti heeft echter ook aangetoond dat  wanneer zij de bouwstenen achter elkaar op een oppervlak deponeert, ze spontaan kunnen combineren tot functionele structuren op een manier die niet in oplossing kan worden bereikt. Deze tweede bevinding, die de rol van het oppervlak bij het sturen van assemblage benadrukt, leidt tot nieuwe mogelijkheden om bepaalde gewenste associaties van moleculaire bouwstenen technologisch haalbaar te maken.

Het promotieonderzoek van Shiva Moradmandpainroodposhti vond plaats bij de afdeling Oppervlakken en Dunne Lagen van het Zernike Institute for Advanced Materials. Zij werkt nu als postdoc aan het Institut des NanoSciences de Paris.

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/be73e141-1d83-454b-bb04-51881f573312