Het scheidingsvlak (interface) tussen water en pentaan is uitermate geschikt om een tweedimensionale porfyrine polymeermonolaag op wafer-schaal te maken, die je zodoende ook heel makkelijk kunt aanpassen. Dat valt te lezen in Science.

Yu Zhong, Baorui Cheng, Jiwoong Park en collega’s van de University of Chicago laten porfyrine polymeerfilms groeien van slechts een molecuul dik, die ze vervolgens omzetten in hybride superroosters (superlattices). Hun techniek, laminar assembly polymerisation (LAP), is bruikbaar met variërende moleculen en twee soorten polymerisaties. Het lukt op een relatief groot oppervlakte bij kamertemperatuur, wat mogelijkheden tot opschaling biedt. Je zou ze eventueel kunnen gebruiken, in combinatie met MoS₂ in hybride superroosters, als elektrische condensators.

De porfyrinemoleculen zijn aanpasbaar, ofwel door het metaal in het midden aan te passen (2H, Fe(III) of Pt(II)) of de uiteindes van de fenylgroepen (een carbonzuurgroep of een amine). De metalen bepalen de optische eigenschappen, terwijl de eindgroepen de manier van assemblage veranderen. Bij de carbonzuurgroepen krijg je – als de waterlaag kopernitraat bevat – een gecoördineerde monolaag, en met het amine en onder toevoeging van terefthalaldehyde ontstaat een covalent gebonden monolaag.

Het fabriceren van zo’n monolaag gaat in drie stappen. Eerst injecteer je de monomeren rustig in je pentaan-watermengsel, waarbij ze op het scheidingsvlak blijven liggen. Vervolgens zoeken ze elkaar vanzelf op en uiteindelijk de polymerisatie zelf. De monolagen zijn mechanisch gezien nog vrij robuust en ze vallen te combineren met andere monolagen. De onderzoekers ontwikkelden zo superroosters die je verticaal opbouwt en per laag van een verschillende functionaliteit kunt voorzien. Daarmee is het mogelijk om condensators te bouwen die geheel naar je eigen hand te zetten zijn, zoals de paper laat zien in de combinatie tussen MoS₂ en hun porfyrine-monolagen.