Предложен материал, способный изменять свойства различных поверхностей

Результаты работы опубликованы в журнале Applied Surface Science. В условиях стремительного развития новых материалов растет потребность в защите и модификации их поверхности. Ученые находятся в непрерывном поиске способа продлить срок службы материалов или придать им полезные свойства, не изменяя при этом их природные свойства. Обычно для таких целей используют полимерные материалы.

Применение полимеров, наряду с защитой от неблагоприятных для материала воздействий, может приводить к изменению их природных свойств, таких как прозрачность, проводимость, твердость. Поэтому перспективным направлением является возможность создания тонких мономолекулярных слоев, которые могут придавать полезные свойства поверхности, но при этом не вносят изменений в качество самого материала. Многообещающими материалами для создания таких монослоев можно назвать дендримеры.

«Дендримеры — это уникальные молекулы с высокоупорядоченной, гомогенной, монодисперсной структурой и древоподобным ветвлением высокой степени, имеющие размеры от 1 нм и строго фиксированную молекулярную массу», — рассказывает аспирантка Сколтеха Юлия Бондарева. Изначально в Сколтехе синтезом и изучением свойств дендримеров на основе сульфонимида занимался старший научный сотрудник Олег Лукин.

На основе его научных работ родилась идея применения таких дендримерных структур в качестве функциональных покрытий. Ранее научная группа CDMM под руководством Олега Лукина опубликовала в Synthetic Communications работу, посвященную синтезу сульфонимидных дендримеров, декорированных нафтильными группами.

Нафтильные группы, наряду с длинными алкильными цепями, придают гидрофобные свойства молекуле, поэтому теперь ученые решили создать пленки на основе полученных ими ранее структур, которые будут обладать водоотталкивающими свойствами. Существует много методик для создания и нанесения пленок на поверхность, но большинство из них не дают возможности контролировать их толщину.

Чтобы сформировать и нанести пленку на поверхность ученые Сколтеха применили хорошо известный метод Ленгмюра-Блоджетта, который позволяет получить сверхтонкие пленки с упорядоченной структурой. «Оказалось, что нафтильная группа в составе дендримера не только отвечает за гидрофобные свойства, но и позволяет создать дополнительную сшивку молекул дендримера в плотную и стабильную пленку», — поясняет Юлия Бондарева.

Интересно, что в ходе исследований была обнаружена зависимость смачиваемости поверхности от шероховатости пленки. Дальнейшее исследование этого явления позволит предсказывать смачиваемость дендримерной пленки в зависимости от пространственного расположения гидрофобных функциональных групп, что будет являться важным шагом на пути планирования и реализации синтеза подобных структур.

Водоотталкивающую поверхность ученые создали в качестве модели, демонстрирующей, что сульфонимидные дендримеры могут выступать строительными блоками для создания устойчивой пленки, придающей поверхности специальные полезные свойства. Разные функциональные группы будут придавать поверхностям разные свойства.

Функциональную группу можно подобрать с целью избирательного связывания с молекулой лекарственного препарата, и тогда наш дендример можно использовать для переноса лекарств. Функциональная группа, обладающая люминесцентными свойствами, позволяет использовать дендример в качестве сенсора. Можно найти и другие применения. 

Сколтех

122 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше