"Shaken, not stirred: Collapsing a peptoid monolayer to produce free-floating, stable nanosheets". B. Sanii, R. Kudirka, A. Cho, N. Venkateswaran, G. K. Olivier, A. M. Olson, H. Tran, R. M. Harada, L. Tan, R. N. Zuckermann. Journal of the American Chemical Society. In Press (2011). doi: 10.1021/ja206199d
Two dimensional nanomaterials play a critical role in biology (e.g., lipid bilayers) and electronics (e.g., graphene) but are difficult to directly synthesize with a high level of precision. Peptoid nanosheet bilayers are a versatile synthetic platform for constructing multifunctional, precisely ordered two-dimensional nanostructures. Here we show that nanosheet formation occurs through an unusual monolayer intermediate at the air-water interface. Lateral compression of a self-assembled peptoid monolayer beyond a critical collapse pressure results in the irreversible production of nanosheets. An unusual thermodynamic cycle is employed on a preparative scale, where mechanical energy is used to buckle an intermediate monolayer into a more stable nanosheet. Detailed physical studies of the monolayer-compression mechanism revealed a simple preparative technique to produce nanosheets in 95% overall yield by cyclical monolayer compressions in a rotating closed vial. Compression of monolayers into stable, free-floating products may be a general and preparative approach to access 2D nanomaterials.
Los nanomateriales bidimensionales realizan funciones críticas en la biología (e.g., bicapas de lípidos) y en la electrónica (e.g., grafeno), pero es difícil sintetizarlos directamente con una alta precisión. Las nanoláminas de bicapas de peptoides son una plataforma versátil para la elaboración de nanoestructuras bidimensionales multifuncionales y ordenadas con precisión. Aquí mostramos la formación de nanoláminas a través de una monocapa intermediaria poco usual en la interface aire-agua. La compresión lateral, de una monocapa autoensamblada de peptoides, más allá de una presión de colapso crítica, da lugar a una producción irreversible de nanoláminas. Un ciclo termodinámico poco usual es empleado a escala de preparación, donde la energía es usada para inducir que la monocapa intermediaria se convierta en una nanolámina más estable. Estudios físicos detallados acerca del mecanismo compresión-monocapa muestran una técnica sencilla de preparación que permite obtener nanoláminas con un rendimiento total del 95% por medio de compresiones cíclicas de las monocapas en frascos rotatorios cerrados. La compresión de las monocapas para la obtención de productos no agregados y estables puede resultar una estrategia general de preparación de nanomateriales 2D.
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