Croissance ensemencée de brosses micellaires PFS53-b-PDMS418 hydrophobes sur une plaquette de silicium. (A) Illustration schématique du processus, qui implique l'immobilisation des graines PFS36-b-P2VP502 (Ln =139 nm, Lw/Ln =1,04) sur une plaquette de silicium via une liaison H (et probablement aussi assistée par des interactions électrostatiques) suivie d'une croissance épitaxiale par cristallisation de brosses micellaires PFS53-b-PDMS418. (B à D) Images de hauteur AFM de brosses micellaires PFS53-b-PDMS418 de différentes densités formées sous un rapport massique unimer/graine constant (1:1 dans l'aliment) mais différentes concentrations de graines :(B) 0,125 mg/ml , (C) 0,25 mg/ml, (D) 0,5 mg/ml. (E) Graphique de la dépendance de la valeur de l'angle de contact (CA) sur la concentration des graines. Les encarts sont des photographies des gouttelettes d'eau sur les plaquettes de silicium enduites de brosse micellaire préparées avec des concentrations de graines de 0,025 mg/ml (à gauche) et 0,5 mg/ml (à droite). (F à H) Images de hauteur AFM de brosses micellaires PFS53-b-PDMS418 formées à une concentration de graines constante (0,5 mg/ml) mais différentes quantités d'unimères :(F) 2 l, (G) 4 l, (H) 6 pi. Les encarts dans (B) et (H) sont des agrandissements des zones encadrées. (I) Tracé de la dépendance de la valeur CA sur le montant unimer. Les barres d'erreur dans (E) et (I) indiquent SD des valeurs CA mesurées (≥5 emplacements pour chaque échantillon). Crédit: Science (2019). DOI :10.1126/science.aax9075
Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en Chine a développé un moyen de fonctionnaliser les surfaces avec des brosses micellaires cylindriques avec une longueur contrôlée et des options chimiques adaptées. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe expose sa méthode, donner des exemples précis, et discuter des utilisations possibles pour cela. Alejandro Presa Soto de l'Université d'Oviedo a publié un article Perspective dans le même numéro de revue traitant de l'importance de la conception de surfaces à motifs et de ses nombreuses utilisations, ainsi qu'une discussion sur le travail effectué par l'équipe en Chine.
Comme le note Presa Soto, la conception de surfaces à motifs de manière rationnelle représente de nouvelles voies pour affiner la composition et la fonctionnalité chimique des matériaux de base. Il note en outre que le faire de manière qui peut être étendue pour une utilisation avec d'autres matériaux est optimal. Dans ce nouvel effort, l'équipe en Chine a fait exactement cela. Ils ont développé une stratégie ascendante pour la fabrication de nanostructures sur une multitude de surfaces différentes.
La méthode de l'équipe impliquait de commencer avec des cristaux de PFS et des graines de micelles de poly(2-vinylpyridine) placées sur le substrat. Cela a entraîné une croissance épitaxiale des copolymères PFS à partir des graines. Prochain, brosses micellaires cylindriques formées grâce à l'auto-assemblage de la cristallisation. Cela a été suivi par le passage des unimers à PFS-P2VP, ce qui a entraîné la formation de comicelles. Dans leur exemple (en utilisant de l'oxyde de graphène et des plaquettes de silicium), l'attachement s'est produit en raison de la liaison hydrogène entre les groupes pyridine des couronnes P2VP et les groupes hydroxyle. Les chercheurs notent que les extrémités des germes de cristallite avaient des noyaux PFS qui restaient actifs, permettant l'ajout de plus de PCA basés sur PFS. Ils notent en outre que les brosses micellaires pourraient être fonctionnalisées spécifiquement au niveau des couronnes en utilisant des nanoparticules d'or capables de catalyser certaines réactions chimiques. Ils suggèrent que la technique pourrait être utilisée pour permettre le contrôle de plusieurs propriétés d'une surface telles que la longueur, densité et chimie—à l'aide de brosses micellaires. Ils suggèrent en outre que les brosses pourraient être équipées d'autres molécules ou nanoparticules pour faciliter différents types de catalyse, séparation chimique ou encore applications antibactériennes. Presa Soto note que l'approche est un pas en avant dans la recherche de moyens généraux et simples pour créer des surfaces fonctionnelles qui ont des propriétés chimiques spécifiques.
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