Výzkumný tým tvořili doktorand Hadi Hematian, dr. Egor Ukraintsev a prof. Bohuslav Rezek, který tým vedl. Pomocí mikroskopických experimentů a teoretických simulací v práci zkoumali, jak se thiorfan, malá molekula s důležitými biologickými funkcemi, chová při styku s oxidem zinečnatým (ZnO). Ten se uplatňuje mj. právě při dodávání léčiv a teranostických aplikacích. Ačkoli má thiorfan důležitou funkci jako inhibitor zinko-ektoenzymu zapojeného do nervového systému, jeho interakce s nanomateriály ZnO nebyly dosud dostatečně prozkoumány.
Výzkumný tým se ve své práci zaměřil konkrétně na to, jaký vliv mají povrchové polarity různých krystalografických faset ZnO na adsorpci a uspořádávání molekul thiorfanu. Polární povrchy ZnO vytváří thiorphanové nanotečky, jejichž velikost záleží na směru dipólů. Nepolární povrchy ZnO naopak způsobují spontánní uspořádání do pevných nanovrstev. Výsledky výzkumu ukazují, že toto uspořádávání se řídí podle orientace a velikosti povrchového elektrického dipólu, zatímco vliv povrchu nebo roztoku jsou zanedbatelné.
V širším podhledu tak různé povrchy ZnO mohou být vhodné pro různé aplikace. Například povrch ZnO s kyslíkem může být nejužitečnější pro biosenzory, biorozhraní nebo podávání léčiv, kdy je potřeba maximalizovat množství adsorbovaných molekul, ale zároveň neovlivnit chemii senzoru a strukturu molekul. Na druhou stranu povrch (1010) ZnO může být nejlepší volbou, pokud je pro zvýšení odezvy senzoru zapotřebí orientovaných molekul s orientovanými dipóly a maximálními chemickými interakcemi s povrchem senzoru. Kromě toho lze pozorované tuhé molekulární vrstvy s přesně definovanou a přirozeně omezenou tloušťkou v řádu nanometrů považovat za příklad nových ultratenkých dvourozměrných (2D) molekulárních nanomateriálů. Řízené samouspořádávání molekul thiorfanu pomocí orientace a velikosti dipólů na povrchu ZnO se zdá být obecnějším jevem použitelným i pro jiné molekuly a povrchy. Tato studie tak otevírá novou oblast výzkumu a aplikací.
Prof. Rezek a jeho tým pokračují v tomto směru i v dalších projektech. Získané poznatky a nově zavedenou metodiku výzkumu využívají při své další výzkumné práci na rozhraní molekul a polovodičů, včetně stáže Hadi Hematiana u Stuarta Parkina v Ústavu Maxe Plancka pro fyziku mikrostruktur v německém Halle.
Zdroj fotografie: Langmuir
