Parfois, les meilleures découvertes arrivent par accident. Une équipe de chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis, dirigé par Srikanth Singamaneni, Doctorat, professeur assistant en génie mécanique et science des matériaux, ont découvert de manière inattendue le mécanisme par lequel de minuscules molécules uniques se développent spontanément en microtubes d'un centimètre de long en laissant un plat pour une expérience différente dans le réfrigérateur.
Une fois Singamaneni et son équipe de recherche, dont Abdennour Abbas, Doctorat, un ancien chercheur postdoctoral à l'Université de Washington, Andrew Brimer, un premier cycle supérieur avec spécialisation en génie mécanique, et Limei Tian, un étudiant diplômé de quatrième année, vu que ces molécules étaient devenues des microtubes, ils se sont mis à découvrir comment.
Faire cela, ils ont passé environ six mois à étudier le processus à différentes échelles de longueur (nano à micro) en utilisant diverses techniques de microscopie et de spectroscopie.
Les résultats ont été publiés dans la revue Petit .
"Ce que nous avons montré, c'est que nous pouvons réellement observer l'auto-assemblage de petites molécules sur plusieurs échelles de longueur, et pour la première fois, cousu ces échelles de longueur pour montrer l'image complète, " dit Singamaneni. " Cette auto-organisation hiérarchique des blocs de construction moléculaires est sans précédent puisqu'elle est initiée à partir d'un cristal moléculaire unique et est entraînée par la dynamique vésiculaire dans l'eau. "
Auto-assemblage, un processus dans lequel une collection désordonnée de composants s'organise en une structure ordonnée, est d'un intérêt croissant en tant que nouveau paradigme dans la création de structures à l'échelle micro et nanométrique et de systèmes et sous-systèmes fonctionnels. Cette nouvelle approche de fabrication de nano- et microstructures et de dispositifs devrait avoir de nombreuses applications en électronique, optique et applications biomédicales.
L'équipe a utilisé de petites molécules de p-aminothiophénol (p-ATP) ou de disulfure de p-aminophényle ajoutées à de l'eau avec une petite quantité d'éthanol. Les molécules se sont d'abord assemblées en nanovésicules puis en microvésicules et finalement en microtubules centimétriques. Les vésicules collent à la surface du tube, marcher le long de la surface et s'attacher, ce qui fait que le tube s'allonge et s'élargit. L'ensemble du processus ne prend que quelques secondes, avec un taux de croissance de 20 microns par seconde.
« Alors qu'il était passionnant d'observer l'auto-assemblage de ces molécules, nous sommes encore plus enthousiasmés par les implications de l'auto-assemblage de ces petites molécules, " dit Singamaneni. " Ce mécanisme peut être utilisé pour charger les vésicules avec les macromolécules désirées, comme les protéines, anticorps ou antibiotiques, par exemple, et construire des microtubes avec une fonction biologique."
Singamaneni dit que son équipe de recherche a collaboré avec des chercheurs à Singapour qui sont des experts en cristaux moléculaires, ainsi qu'avec des collègues du département de chimie.
"Nous espérons qu'une fois que nous pourrons co-assembler des nanostructures fonctionnelles avec ces petites molécules, alors ces assemblages moléculaires peuvent avoir des applications dans les capteurs biologiques et les capteurs chimiques, " dit Singamaneni.
