Το ινδικό είναι μια βαφή που εξάγεται από φυτά εδώ και χιλιετίες- είναι η βαφή που κάνει τα μπλε τζιν, μπλε. Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (Γερμανία), το Πανεπιστήμιο του Σουτσόου (Κίνα),το Κέντρο Προηγμένης Επιστημονικής Έρευνας Jawaharlal Nehru (Ινδία) και το Ε.Κ.Π.Α. (Ελλάδα) χρησιμοποίησε τώρα τα ίδια μόρια ινδικού για τη νανοτεχνολογία: οι ερευνητές δημιούργησαν δύο τύπους υπερλεπτών «καλωδίων» υφαίνοντας τη χρωστική ουσία και τα άτομα σιδήρου.
Τα μόρια του ινδικού είναι επίπεδα και δεν διαλύονται εύκολα: Αυτό είναι χρήσιμο για τη βαφή των τζιν, καθώς δεν φεύγει με το πλύσιμο, αλλά καθιστούν δύσκολη τη χρήση τους στη σύνθεση υλικών με διαλύματα. Η Επίκουρη Καθηγήτρια του Ε.Κ.Π.Α. κ. Ανθούλα Παπαγεωργίου και η ομάδα της εναπόθεσαν πολύ μικρές ποσότητες αυτών των μορίων σε επίπεδες επιφάνειες αργύρου με εξάχνωση. Εκεί προσέθεσαν άτομα σιδήρου και κατάφεραν να συναρμολογήσουν καλώδια με διατομή μικρότερη των 2 νανόμετρων, δηλαδή περίπου 50 χιλιάδες φορές λεπτότερα από μία ανθρώπινη τρίχα.
Χρησιμοποιώντας μικροσκοπία σάρωσης σήραγγας και μικροσκοπία ατομικής δύναμης, οι ερευνητές είδαν άμεσα ότι τα καλώδια αποτελούνται από μόρια ινδικού που εναλλάσσονται με άτομα σιδήρου. Το ινδικό είναι πρακτικά το μόριο που προκύπτει από τον συμμετρικό διμερισμό του ινδοξυλίου. Ανάλογα με τις συνθήκες συναρμολόγησης, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα δύο “μισά ινδικού” είχαν διαφορετική διάταξη στο χώρο: συνέβαινε μια περιστροφή γύρω από το δεσμό που συνδέει τα δύο μισά, δημιουργώντας μια διαφορετική δομή και προσδίδοντας έτσι διαφορετικές φυσικές ιδιότητες στο υλικό. Η περιστροφή αυτή δεν συμβαίνει στα μεμονωμένα μόρια, αλλά στα μόρια που είναι υφασμένα σε καλώδια στην επιφάνεια. Οι ερευνητές εξήγησαν πώς συμβαίνει αυτό χρησιμοποιώντας μελέτες φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων ακτίνων Χ. Αυτές έδειξαν ότι το μόριο χάνει 2 άτομα υδρογόνου όταν συνδέεται με τον σίδηρο στο καλώδιο και αυτή η χημική αλλαγή επιτρέπει την περιστροφή.
Θεωρητικοί υπολογισμοί αυτών των υλικών από την ομάδα της Kαθηγήτριας Narasimhan (Κέντρο Προηγμένης Επιστημονικής Έρευνας Jawaharlal Nehru) προβλέπουν ότι αυτά τα καλώδια μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα και έχουν διαφορετικές μαγνητικές ιδιότητες, χρήσιμες για παράδειγμα σε υλικά για κβαντικές τεχνολογίες.
Η ομάδα σκοπεύει τώρα να προσδιορίσει πειραματικά τις μαγνητικές ιδιότητες αυτών των υλικών με φασματοσκοπικές μεθόδους ακτινοβολίας συγχρότρου και να συνεχίσει να διερευνά την κατασκευή τέτοιων καλωδίων στο Ε.Κ.Π.Α., όπου η Επίκουρη Καθηγήτρια Παπαγεωργίου προσπαθεί να δημιουργήσει ένα πρωτοποριακό εργαστήριο με εξοπλισμό αιχμής.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό διεθνούς εμβέλειας Angewandte Chemie International Edition (DOI: 10.1002/anie.202319162) και κόσμησε το εξώφυλλό του (DOI: 10.1002/anie.202404239).
Χρηματοδότηση:
Η χρηματοδότηση δόθηκε κυρίως από το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών (DFG). H Επίκουρη Καθηγήτρια Παπαγεωργίου, σε συνεργασία με τους Δρ. Reichert και Καθηγητή Barth (Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου), επωφελείται από το πλαίσιο της δράσης του ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ. «Χρηματοδότηση της Βασικής Έρευνας (Οριζόντια υποστήριξη όλων των Επιστημών)» του Εθνικού Σχεδίου Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας «Ελλάδα 2.0» με τη χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης – NextGenerationEU (Αριθμός Έργου ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.: 15609). Ελεύθερη πρόσβαση στο άρθρο προσφέρεται χάρη στο Project DEAL.
Δημοσίευση:
‘On-Surface Isomerization of Indigo within 1D Coordination Polymers’
H. Xu, R. Chakraborty, A. K. Adak, A. Das, B. Yang, D. Meier, A. Riss, J. Reichert, S. Narasimhan, J. V. Barth, and A. C. Papageorgiou
Angew. Chem. Int. Edit. (2024) eLocator: e202319162 DOI: 10.1002/anie.202319162
