7-Self-assembly

7.1-Definició

Self-assembly o auto-muntatge és el terme que s'utilitza per descriure processos en els que un sistema desordenat de components preexistents forma una estructura organitzada o un patró com a conseqüència de reaccions específiques que es produeixen entre els mateixos components sense niguna direcció externa. Quan el procés el duen a terme molècules el terme utilitzat és molecular Self-assembly o auto-muntatge molecular.

7.2-Introducció

Imaginem que llencéssim maons, canonades, cables i fusta a sobre d'una parcel·la de terra i que espontàniament s'organitzessin i formessin una casa. L'auto-muntatge d'aquesta casa seria certament increïble però la veritat es que la natura porta utilitzant aquesta tècnica des de fa molt de temps. A la natura se li dona molt bé construir estructures però en lloc de fe servir maons o ciment utilitza molècules com lípids i proteïnes. Per exemple, una llavor pot agafar molècules de l'aire, la terra i l'aigua i reorganitzar-les per formar un arbre.

7.3-Com funciona

En la natura les molècules estan programades per organitzar-se entre elles de certa manera. Un dels exemples més simples és el de la bicapa lipídica. La bicapa lipídica és la que forma la membrana de les cèl·lules. Aquesta esta formada per fosfolípids que estan formats per dues parts. La "cua" del fosfolípid no té càrrega,està formada per dos àcids grassos i és hidròfoba , és a dir, que repel·leix l'aigua; i el "cap" del fosfolípid que està format per un grup fosfat que te carrega positiva i no és hidròfob.

Com la part interior i exterior d'una cèl·lula està formada majoritàriament per aigua doncs els fosfolípids s'organitzen formant una esfera de dos capes de fosfolípids de tal manera que la part hidròfoba d'aquest queda amagada a l'interior de la doble capa. Aquest és només un senzill exemple de com es dona el self-assembly en la natura.

7.4-Self-assembly en el laboratori

Els científics han intentat reproduir l'auto-muntatge en un laboratori. Han fet coses com les anomenades monocapes auto-muntades o self-assembled monolayers (SAMs). Això són recobriments organitzats en una superfície que tenen una molècula de gruix. Les monocapes més comunes són les que estan fetes a partir d'alcanotiol que és una molecula que té una "cua" de lípid i un "cap" de sofre.

El sofre té afinitat per les superfícies d'or i de plata. Per tan, quan l'alcanotiol entra en contacte amb una superfície d'or o de plata s'organitza formant una monocapa.

Aquesta és una fotografia del microscopi d'efecte túnel (STM) que mostra la monocapa des de dalt. Els punts brillants de l'a imatge són les cues fetes de lípids de l'alcanotiol.

Si ara deixéssim gotes d'aigua a sobre de la monocapa aquestes es sostindrien a sobre de la superfície intentant mantenir la seva forma esfèrica natural a causa de la repulsió donada per el contacte directe entre la part hidròfoba de l'alcanotiol i l'aigua.

7.5-Conclusió

El Self-assembly és un camp en constant desenvolupament en el món de la nanotecnologia. Arribar a la complexitat d'automuntatge que a adquirit la natura és quasi bé impossible tot i així l'avenç en aquest camp és constant i mica en mica es construeixen estructures més complexes com l'automuntatge dels nanorobots moleculars d'ADN descrits en aquest treball. Els nanorobots són tan petits que només es poden construir mitjançant la tècnica del Self-assembly.