นักวิทยาศาสตร์ควบคุมการเรียงตัวของโมเลกุลบนพื้นผิวกราฟีน

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Nagoya ได้พัฒนา วิธีการที่ง่ายและมีประสิทธิภาพในการสร้างโครงสร้างการประกอบโมเลกุลทิศทางเดียวอย่างสมบูรณ์แบบบนกราฟีน จากการศึกษาที่รายงานในวารสารScientific Reports ค้นพบโดยบังเอิญในระหว่างการวิจัยอื่น ๆ วิธีการนี้อาศัยเครื่องมือในห้องปฏิบัติการทั่วไป กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู (AFM) เพื่อควบคุมการเรียงตัวของโมเลกุล กราฟีนซึ่งเป็นแผ่นที่ทำจากคาร์บอนกำลังดึงดูดความสนใจจากนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากในฐานะผู้สมัครที่ทรงพลังสำหรับวัสดุอิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไปเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ การพัฒนาวิธีการที่เชื่อถือได้ซึ่งช่วยให้สามารถจัดเรียงโมเลกุลหรือส่วนประกอบของโมเลกุลได้อย่างสมบูรณ์แบบบนพื้นผิวกราฟีน อาจนำไปสู่การปรับคุณสมบัติทางไฟฟ้าของกราฟีน และเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กราฟีน แม้ว่าจะมีการศึกษาอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่การเจริญเติบโตของโครงสร้างนาโนโมเลกุลที่เรียงตัวกันอย่างดีโดยเฉพาะตามทิศทางที่ต้องการยังคงเป็นเรื่องยาก นี่เป็นเพราะพื้นผิวกราฟีนมีความสมมาตรสามเท่า ซึ่งเทียบเท่ากันทางอุณหพลศาสตร์ จึงทำให้ยากต่อการจัดเรียงโมเลกุลในทิศทางที่กำหนด เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมที่นำโดย Dr. Yuhei Miyauchi และ Professor Kenichiro Itami จาก JST-ERATO Itami Molecular Nanocarbon Project และ Institute of Transformative Bio-Molecules (ITbM) ได้มุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่เกิดจากการสแกนทิป AFM AFM ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้เป็นหลักในการวิเคราะห์พื้นผิว พยาธิใบไม้ สร้างภาพที่แสดงความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวของตัวอย่างโดยการเลื่อนปลายโพรบเหนือพื้นที่ผิว ทีมงานสงสัยว่าการสแกนทิปจะปรับเปลี่ยนสภาวะทางอุณหพลศาสตร์บนพื้นผิวกราฟีนและส่งผลต่อทิศทางของการเรียงตัวของโมเลกุล