Certains des appareils électroniques les plus intéressants et fascinants qui seront un jour disponibles pour les consommateurs, des ordinateurs fins comme du papier au tissu électronique, sera le résultat de matériaux avancés conçus par des scientifiques. En effet, quelques découvertes remarquables ont déjà été faites. Pour innover encore plus, les scientifiques doivent apprendre à concevoir avec précision les structures chimiques des matériaux à l'échelle nanométrique de manière à produire des propriétés et des fonctions macroscopiques spécifiques.

Un groupe de recherche, travaillant conjointement à la Source nationale de lumière synchrotron, a trouvé une nouvelle façon de faire exactement cela. Ils ont synthétisé une nouvelle classe de macromolécules qui s'organisent, ou "auto-assembler, " en diverses structures ordonnées avec des tailles de caractéristiques inférieures à 10 nanomètres. Appelés " tensioactifs géants, " ces grosses molécules imitent les caractéristiques structurelles des petits tensioactifs (substances qui abaissent considérablement la tension superficielle entre deux liquides, tels que les détergents), mais ont été transformées en nanoparticules moléculaires fonctionnelles en étant "cliquées" avec des chaînes polymères. Les matériaux résultants sont uniques car ils comblent le fossé entre les tensioactifs à petites molécules et les copolymères à blocs traditionnels et possèdent ainsi une "dualité" intéressante dans leurs comportements d'auto-assemblage.

"Cette classe de matériaux fournit une plate-forme polyvalente pour l'ingénierie des nanostructures qui ont des caractéristiques inférieures à 10 nanomètres, qui est une échelle très pertinente pour les plans de la nanotechnologie et de la microélectronique, " a déclaré le scientifique correspondant de l'étude, Stephen Cheng, chercheur au Collège des sciences des polymères et de l'ingénierie des polymères de l'Université d'Akron. "Plus généralement, nous sommes également intéressés par la façon dont nos résultats pourraient aider à faire progresser notre compréhension des principes chimiques et physiques qui sous-tendent l'auto-assemblage."

Les tensioactifs jouent un rôle énorme dans notre vie quotidienne, bien que la plupart des gens les ignorent. Ils sont présents dans les nettoyants ménagers et les savons, adhésifs, Peinture, encrer, plastiques, et beaucoup, beaucoup d'autres produits. Naturellement, ils sont un élément clé de la recherche sur les matériaux.

Les tensioactifs géants ont le potentiel d'être encore plus polyvalents que leurs homologues plus petits car ils ont les avantages à la fois d'un polymère et d'un tensioactif. Ils présentent un intérêt particulier pour l'industrie électronique car ils peuvent s'auto-assembler spontanément en nanodomaines de quelques nanomètres seulement. Cette échelle de longueur doit être atteinte afin de permettre la réduction continue de la taille des puces informatiques mais s'est avérée très difficile à atteindre pour les technologies conventionnelles. La production de films minces à nanomotifs – qui sont à la base des puces informatiques modernes – pourrait être directement affectée par les tensioactifs géants. Si des films peuvent être produits avec des caractéristiques nanométriques plus petites, ils pourraient conduire à plus dense, puces informatiques plus rapides.

Le groupe a utilisé plusieurs techniques pour étudier différents échantillons de tensioactifs géants sous forme de film mince, ainsi qu'en vrac et en solution. Ces techniques comprenaient la diffusion des rayons X aux petits angles à incidence rasante (GISAXS) sur la ligne de faisceau X9 du NSLS. GISAXS est adapté à l'étude d'échantillons de couches minces qui ont des caractéristiques nanométriques ordonnées, typiquement entre 5 et 20 nanomètres, et peut informer les chercheurs sur la forme, Taille, et l'orientation de ces caractéristiques, entre autres informations. Il est largement utilisé pour étudier des films minces auto-assemblés avec des caractéristiques nanométriques.

Cette recherche a été publiée dans le 18 juin édition 2013 de la Actes de l'Académie nationale des sciences .