Auto-ensamblaje

En la escala nano, las cosas funcionan de manera diferente. Piensa en el cuarto de tu casa. Si tú no te empeñas en limpiar y guardar tus cosas, tu cuarto se vuelve un desorden. En la escala nano, las cosas a veces se arreglan por si solas. Este es un proceso llamado “auto-ensamblaje”. Un ejemplo de auto- ensamblaje es lo que ocurre cuando formas burbujas al soplar aire a través de un aro con detergente. Las moléculas del jabón forman burbujas espontáneamente porque ellas interactúan de una forma especial cuando están rodeadas de mucho aire y poca agua. Las burbujas de jabón están hechas de micelas; las moléculas forman una pequeña capa en forma de pelota. Como hemos visto y bajo ciertas condiciones, en la escala nano las moléculas a veces se auto-ensamblan.

Los científicos usan el auto-ensamblaje para poder hacer aparatos en la escala nano. Las moléculas llamadas ‘mercaptoalcanos’ se auto-ensamblan. Estas moléculas poseen un grupo funcional que contiene azufre (mercapto o tiol) en un extremo y una cola hidrofóbica parecida a un lípido. Recuerda que hidrofóbico significa ‘que odia el agua’, y a los lípidos no les gusta el agua. Estas moléculas se auto-ensamblan para formar un capa muy delgada cuando una solución de éstas es depositada en una lámina de oro. Esto ocurre porque el grupo de azufre tiene atracción por el oro y las largas colas de lípidos se ordenan para evitar su contacto con agua. Cuando terminan de auto-ensamblarse, forman una capa que es solamente una molécula de espesor. Este proceso se llama monocapa de auto-ensamblaje. Si usamos un microscopio muy poderoso, la monocapa de auto-ensamblaje puede ser visualizada.

El proceso de auto-ensamblaje puede ser estudiado a través de simulaciones. Las simulaciones son procesadas en computadoras y todas las fuerzas que hacen que las moléculas se auto-ensamblen son calculadas. Si tú observas esta simulación, puedes ver como las moléculas se auto-ensamblan en una superficie de oro. Las moléculas se mueven espontáneamente y después de cierto tiempo son atraídas a la superficie. Cuando empiezan a agruparse en la superficie, se organizan debido a las interacciones entre las colas hidrofóbicas. Todo esto ocurre espontáneamente; esto es un tipo de fabricación sin el uso herramientas.