El retorcimiento controlado de la materia quiral en el confinamiento de gotas deformables

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química supramolecular
• Física de la materia blanda

Sus antecedentes:

• La quiralidad es crucial para las interacciones materiales con la luz, las moléculas y los campos, impactando la computación cuántica, la electrónica y los sensores.
• El control de la quiralidad más allá de la escala molecular en materiales autoensamblados presenta un desafío científico significativo.
• El autoensamblaje molecular es un poderoso enfoque de abajo hacia arriba para crear estructuras de materiales complejos.

Objetivo del estudio:

• Demostrar un nuevo método para controlar la quiralidad de los materiales autoensamblados.
• Investigar la influencia del confinamiento de gotas de emulsión deformable en el autoensamblaje de las fibrillas quirales.
• Para explorar la relación entre el tamaño de las gotas, la duración de la fibrilación y la quiralidad resultante.

Principales métodos:

• Se utilizaron gotas de emulsión deformables (de escala nanométrica a micrométrica) para confinar las moléculas quirales en proceso de autoensamblaje.
• Se varió sistemáticamente el tamaño de las gotas y se comparó con la longitud de persistencia de las fibrillas quirales.
• Empleó más de 20 moléculas quirales diferentes para validar los hallazgos.
• Investigó el alargamiento de las fibrillas helicoidales recubiertas de surfactante utilizando autoensamblaje vivo.

Principales resultados:

• El confinamiento de gotas controló con éxito la quiralidad de las fibrillas autoensambladas.
• Se encontró que el tamaño de la gota era el principal determinante de la torsión y la quiralidad de las fibrillas.
• Se observó una inversión de quiralidad entre las gotas a nanoescala y a microescala, lo que indica mano opuesta.
• La coincidencia del tamaño de las gotas con la longitud de persistencia de las fibrillas dio lugar a estructuras superhélices; el desajuste condujo a la torsión opuesta.
• El autoensamblaje vivo permitió el alargamiento de las fibrillas helicoidales, con la quiralidad determinada por las estructuras preformadas.

Conclusiones:

• Las gotas de emulsión deformables ofrecen una plataforma versátil para controlar la quiralidad del material a nanoescala y microscala.
• Los hallazgos proporcionan una nueva estrategia para diseñar materiales quirales con propiedades sintonizables.
• Este enfoque tiene aplicaciones potenciales en tecnologías avanzadas que requieren un control preciso de la quiralidad del material.