Organische Mikro- und Nanodrähte auf Basis von Perylendiimiden

Diese Arbeit thematisiert die optimierte Darstellung von organischen Mikro- und Nanodrähten, Untersuchungen bezüglich deren molekularen Aufbaus und die anwendungsorientierte Charakterisierung der Eigenschaften. Mikro- und Nanodrähte haben in den letzten Jahren im Zuge der Miniaturisierung von Technologien an weitreichendem Interesse gewonnen. Solche eindimensionalen Strukturen, deren Durchmesser im Bereich weniger zehn Nanometer bis zu einigen wenigen Mikrometern liegt, sind Gegenstand intensiver Forschung. Neben anorganischen Ausgangssubstanzen zur Erzeugung von Mikro- und Nanodrähten haben organische Funktionsmaterialien aufgrund ihrer einfachen und kostengünstigen Verarbeitbarkeit sowie ihrer interessanten elektrischen und optischen Eigenschaften an Bedeutung gewonnen. Eine wichtige Materialklasse ist in diesem Zusammenhang die Verbindungsklasse der n-halbleitenden Perylentetracarbonsäurediimide (kurz Perylendiimide). Dem erfolgreichen Einsatz von eindimensionalen Strukturen als miniaturisierte Bausteine geht die optimierte und kontrollierte Herstellung voraus. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde die neue Methode der Drahterzeugung „Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre“ entwickelt, welche auf Selbstassemblierung der Substanzmoleküle aus Lösung basiert und unter dem Einfluss von Lösungsmitteldampf direkt auf einem vorgegebenen Substrat stattfindet. Im Gegensatz zu literaturbekannten Methoden ist kein Transfer der Drähte aus einem Reaktionsgefäß nötig und damit verbundene Beschädigungen der Strukturen werden vermieden. Während herkömmliche Methoden in einer unkontrolliert großen Menge von ineinander verwundenen Drähten resultieren, erlaubt die substratbasierte Technik die Bildung voneinander separierter Einzelfasern und somit beispielsweise den Einsatz in Einzelstrukturbauteilen. Die erhaltenen Fasern sind morphologisch sehr gleichmäßig und weisen bei Längen von bis zu 5 mm bemerkenswert hohe Aspektverhältnisse von über 10000 auf. Darüber hinaus kann durch das direkte Drahtwachstum auf dem Substrat über den Einsatz von vorstrukturierten Oberflächen und Wachstumsmasken gerichtetes, lokal beschränktes Drahtwachstum erzielt werden und damit aktive Kontrolle auf Richtung und Wachstumsbereich der makroskopisch nicht handhabbaren Objekte ausgeübt werden. Um das Drahtwachstum auch hinsichtlich der Materialauswahl, d. h. der eingesetzten Ausgangsmaterialien zur Drahterzeugung und somit der resultierenden Eigenschaften der gebildeten Strukturen aktiv kontrollieren zu können, wird der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Morphologie der Selbstassemblierungsprodukte am Beispiel unterschiedlicher Derivate betrachtet. So stellt sich zum einen die Art der eingesetzten Lösungsmittel in flüssiger und gasförmiger Phase beim Trocknen unter Lösungsmittelatmosphäre als wichtiger Faktor heraus. Beide Lösungsmittel dienen als Interaktionspartner für die Moleküle des funktionellen Drahtmaterials im Selbstassemblierungsprozess. Spezifische Wechselwirkungen zwischen Perylendiimid-Molekülen untereinander und mit Lösungsmittel-Molekülen bestimmen dabei die äußere Form der erhaltenen Strukturen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Molekülstruktur des verwendeten funktionellen Perylendiimids. Es wird der Einfluss einer Bay-Substitution bzw. einer unsymmetrischen Imid-Substitution auf die Morphologie der erhaltenen Strukturen herausgestellt. Für das detaillierte Verständnis des Zusammenhanges zwischen Molekülstruktur und nötigen Wachstumsbedingungen für die Bildung von eindimensionalen Strukturen zum einen, aber auch die resultierenden Eigenschaften der erhaltenen Aggregationsprodukte zum anderen, sind Informationen über den molekularen Aufbau von großer Bedeutung. Im Rahmen der Doktorarbeit konnte ein molekular hoch geordneter, kristalliner Aufbau der Drähte nachgewiesen werden. Durch Kombination unterschiedlicher Messmethoden ist es gelungen, die molekulare Anordnung in Strukturen aus einem Spirobifluoren-substituierten Derivat in Form einer verkippten Molekülstapelung entlang der Drahtlängsrichtung zu bestimmen. Um mögliche Anwendungsbereiche der erzeugten Drähte aufzuzeigen, wurden diese hinsichtlich ihrer elektrischen und optischen Eigenschaften analysiert. Neben dem potentiellen Einsatz im Bereich von Filteranwendungen und Sensoren, sind vor allem die halbleitenden und optisch wellenleitenden Eigenschaften hervorzuheben. Es konnten organische Transistoren auf der Basis von Einzeldrähten mit im Vergleich zu Dünnschichtbauteilen erhöhten Ladungsträgerbeweglichkeiten präpariert werden. Darüber hinaus wurden die erzeugten eindimensionalen Strukturen als aktive optische Wellenleiter charakterisiert. Die im Rahmen der Dissertation erarbeiteten Kenntnisse bezüglich der Bildung von eindimensionalen Strukturen durch Selbstassemblierung, des Drahtaufbaus und erster anwendungsorientierter Charakterisierung stellen eine Basis zur Weiterentwicklung solcher miniaturisierter Bausteine für unterschiedlichste Anwendungen dar. Die neu entwickelte Methode des Trocknens unter Lösungsmittelatmosphäre ist nicht auf den Einsatz von Perylendiimiden beschränkt, sondern kann auf andere Substanzklassen ausgeweitet werden. Dies eröffnet breite Möglichkeiten der Materialauswahl und somit der Einsatzmöglichkeiten der erhaltenen Strukturen.

Diazafluoren-9-yliden als Bindungsmotiv für Metallfragmente in kreuzkonjugierten π-Systemen

In der vorliegenden Dissertation wurden kreuzkonjugierte organische Verbindungen basierend auf Diazafluorenmethyliden- sowie Dipyridylmethyliden-Bausteinen synthetisiert, die zum einen photoredoxaktive Metallfragmente komplexieren können und zum anderen erweiterte π-konjugierte Pfade auf der Grundlage von Alkineinheiten ermöglichen. Das kreuzkonjugierte Motiv wurde über die Kupplung von Alkineinheiten an halogenierte Methyliden-Einheiten, den so genannten Dibromolefinen, zugänglich gemacht. Zur Synthese von Dibromolefinen wurden verschiedene Methoden untersucht. Literaturbekannte Methoden wie die Wittig-Reaktion und ihre Modifikationen sowie die Corey-Fuchs-Reaktion konnten für die Diazafluoreneinheit nicht erfolgreich angewendet werden. Bei einer mikrowellenunterstützten Reaktion konnte sowohl ausgehend von Diazafluoren-9-on als auch von Di-2-pyridylketon eine Dibromolefinierung (55 % und 65 %) erreicht werden. Die Eignung der Mikrowellenstrahlung für Dibromolefinierungsreaktionen nach Corey und Fuchs wurde weiterhin an verschiedenen Aldehyden und Ketonen untersucht. In den meisten Fällen konnten gute bis sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Durch die erfolgreiche Synthese von Dibromolefinen über Mikrowellensynthese wurde die Realisierung von diversen π-konjugierten Systemen möglich. Dies erfolgte exemplarisch durch die Kupplung der Alkine 5-Ethinyl-2,2’-bipyridin, 1-(Ferrocenylethinyl)-4-(ethinyl)benzol, Tri(tolyl)propin sowie der TIPS- und TMS-Acetylene. Neben der Vielfalt an Möglichkeiten zur Funktionalisierung von Dipyridyl- und Diazafluorenbausteinen zeigte sich zudem, dass sogar räumlich anspruchsvolle Verbindungen wie die geminale angeordneten voluminösen Tri(tolyl)propinyl-Substituenten an der Doppelbindung erfolgreich synthetisiert werden können. Die Koordinationseigenschaften der neu synthetisierten Verbindungen konnten durch Umsetzungen der Diazafluoren- und Dipyridylverbindungen mit PdCl2 und [RuCl2(bpy)2] erfolgreich gezeigt werden. Im Hinblick auf die Herstellung von Funktionsmaterialien eignen sich die Endiin-Strukturmotive aufgrund von diversen Variationsmöglichkeiten wie Koordination von Übergangsmetallen sowie Funktionalisierung der Peripherie gut. Dadurch können die elektronischen Eigenschaften wie die Absorption oder elektrochemische Potentiale der Verbindungen modifiziert werden. Die UV/Vis-Spektren der neu synthetisierten Verbindungen zeigen, dass Absorptionen in längerwelligen Bereichen durch Verlängerung des Konjugationspfades gesteuert werden können. Zudem lassen sich weitere photophysikalische Eigenschaften wie MC-, LC-, LMCT- oder MLCT-Übergänge durch Koordination von Metallen generieren. Die elektrochemischen Potentiale der Dipyridyl- und Diazafluorenbausteine konnten durch Anbindung von verschiedenen Substituenten beeinflusst werden. Es zeigte sich, dass sich die Reduktionswellen im Vergleich zu denen der Ketone zu niedrigeren Potentialen verschieben, wenn Alkine an die Dipyridylmethyliden- und Diazafluorenmethyliden-Bausteine geknüpft wurden. Zudem konnte beobachtet werden, dass die Signale nicht immer reversibel sind. Insbesondere die Dipyridylverbindungen zeichneten sich durch irreversible Reduktionswellen aus. Die Realisierung von π-konjugierten Systemen gelang auch mit cyclischen kohlenstoffbasierten Verbindungen. Über das separat synthetisierte 2,2’-Diethinyltolan konnte eine cyclische Verbindung, ein dehydroannulen-radialenisches System, erfolgreich hergestellt werden. Die Koordination von redoxaktiven Metallzentren wie [Ru(bpy)2] konnte für diese Verbindung ebenfalls erfolgreich gezeigt werden. Die elektronische Wechselwirkung zwischen dem Metallzentrum und dem dehydroannulenischen System könnte sowohl über theoretische Methoden (zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie) als auch experimentell wie z. B. über transiente Absorptionsspektroskopie untersucht werden. Diese zukünftig durchzuführenden Untersuchungen können Aufschluss über die Ladungstransferraten und -dauer geben. Im Hinblick auf die Realisierung von Modellverbindungen für molekulare Drähte wurden lineare Systeme basierend auf der Diazafluoreneinheit synthetisiert. Zur Synthese von derartigen Systemen war es zunächst notwendig, die Dibromolefine unsymmetrisch zu alkinylieren. Die unsymmetrische Substitution gestaltete sich als Herausforderung, da eine Einfachkupplung mit einem Acetylen nicht möglich war. In den meisten Fällen wurden zweifach substituierte Spezies mit den identischen Alkinen erhalten. Die besten Ausbeuten konnten durch die konsekutive Zugabe von TIPS-Acetylen und darauffolgend TMS-Acetylen in die Reaktionsmischung erhalten werden. Offenbar spielt der räumliche Anspruch des Erstsubstituenten in diesem Zusammenhang eine Rolle. Die selektive Entschützung der unterschiedlich silylierten Verbindungen erfolgte mit K2CO3 in MeOH/THF (1:1). Die oxidative Homokupplungsreaktion erfolgte ohne Isolierung der entschützten Spezies, da diese instabil ist und zur Polymerisation neigt. Aufgrund der Instabilität der entschützten Spezies sowie möglichen Nebenreaktionen waren die Ausbeuten sowohl bei der TIPS-geschützten Verbindung als auch bei der TTP-geschützten Verbindung gering. Versuche, lineare Systeme von dipyridylbasierten Verbindungen zu erhalten, schlugen fehl. Die π-konjugierten Systeme lassen aufgrund der effektiven Überlappung der beteiligten π-Orbitale hohe Ladungsträgermobilitäten vermuten. Die im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen könnten mit Schwefelverbindungen die Anbindung an Elektroden zulassen, worüber die Leitfähigkeiten der Verbindungen gemessen werden könnten.

Hybrid proton and electron transport in peptide fibrils

Protons and electrons are being exploited in different natural charge transfer processes. Both types of charge carriers could be, therefore, responsible for charge transport in biomimetic self-assembled peptide nanostructures. The relative contribution of each type of charge carrier is studied in the present work for fi brils self-assembled from amyloid- β derived peptide molecules, in which two non-natural thiophene-based amino acids are included. It is shown that under low humidity conditions both electrons and protons contribute to the conduction, with current ratio of 1:2 respectively, while at higher relative humidity proton transport dominates the conductance. This hybrid conduction behavior leads to a bimodal exponential dependence of the conductance on the relative humidity. Furthermore, in both cases the conductance is shown to be affected by the peptide folding state under the entire relative humidity range. This unique hybrid conductivity behavior makes self-assembled peptide nanostructures powerful building blocks for the construction of electric devices that could use either or both types of charge carriers for their function.

Gas-Phase Nucleophilic and Elimination Reactions in Simple Alkyl Nitrates

There has been increasing interest in the gas-phase reactivity of alkyl nitrates because of their well-known applications as explosives and because of then role in atmospheric and in marine processes This manuscript describes an experimental study by FT-ICR techniques of the gas-phase reactions of OH(-) and F(-) with methyl and ethyl Innate For methyl nitrate, the main reaction channel is found to be an elimination process promoted by abstraction of an a proton from the methyl group. Nucleophilic displacement of nitrate anion through an S(N)2 process at the carbon center Is also found to he an important reaction channel with methyl nitrate In ethyl nitrate, Ruination of NO(3)(-) is greatly enhanced and this is attributed to the ease of an E2-type elimination process promoted by proton abstraction at the beta position of the ethyl group. Theoretical calculations at the MP2/6-311+G(3df,2p)//MP2/6-31+G(d) level of theory ale consistent with the relative importance of the reaction channels and suggest that these reactions proceed through a double well potential The calculations also predict that nucleophilic attack by OH(-) at the nitrogen center (Sn2@N) is energetically the rueful ad pathway but experiments with (18)OH(-) showed no evidence for this channel. Single-point calculations reveal a strong preference for approach to the emboli center and may explain the lack of reactivity at the nitrogen center. Calculations were also carried out or NH(2)(-) and SH(-) to establish the reactivity pattern to provide a better understanding of environmentally relevant nitrate esters.

NOVEL CELLULOSE/NbOPO4 center dot nH(2)O HYBRID MATERIAL FROM SUGARCANE BAGASSE

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Reforma a vapor catalítica do metano: Otimização da produção e seletividade em hidrogênio por absorção in situ do CO2 produzido

Topics of research related to energy and environment have significantly grown in recent years, with the need of its own energy as hydrogen. More particularly, numerous researches have been focused on hydrogen as energy vector. The main portion of hydrogen is presently obtained by reforming of methane or light hydrocarbons (steam, oxy, dry or auto reforming). During the methane steam reforming process the formation of CO2 undesirable (the main contributor to the greenhouse effect) is observed. Thus, an oxide material (sorbent) can be used to capture the CO2 generated during the process and simultaneously shifting the equilibrium of water gas shift towards thermodynamically more favorable production of pure hydrogen. The aim of this study is to develop a material with dual function (catalyst/sorbent) in the reaction of steam reforming of methane. CaO is well known as CO2 sorbent due to its high efficiency in reactions of carbonation and easy regeneration through calcination. However the kinetic of carbonation decreases quickly with time and carbonation/calcination cycles. A calcium aluminate (Ca12Al14O33) should be used to avoid sintering and increase the stability of CaO sorbents for several cycles. Nickel, the industrial catalyst choice for steam reforming has been added to the support from different manners. These bi-functional materials (sorbent/catalyst) in different molar ratios CaO.Ca12Al14O33 (48:52, 65:35, 75:25, 90:10) were prepared by different synthesis methodologies, among them, especially the method of microwave assisted self-combustion. Synthesis, structure and catalytic performances of Ni- CaO.Ca12Al14O33 synthesized by the novel method (microwave assisted selfcombustion) proposed in this work has not being reported yet in literature. The results indicate that CO2 capture time depends both on the CaO excess and on operating conditions (eg., temperature and H2O/CH4 ratio). To be efficient for CO2 sorption, temperature of steam reforming needs to be lower than 700 °C. An optimized percentage corresponding to 75% of CaO and a ratio H2O/CH4 = 1 provides the most promising results since a smaller amount of water avoids competition between water and CO2 to form carbonate and hydroxide. If this competition is most effective (H2O/CH4 = 3) and would have a smaller amount of CaO available for absorption possibly due to the formation of Ca(OH)2. Therefore, the capture time was higher (16h) for the ratio H2O/CH4 = 1 than H2O/CH4 = 3 (7h) using as catalyst one prepared by impregnating the support obtained by microwave assisted self-combustion. Therefore, it was demonstrated that, with these catalysts, the CO2 sorption on CaO modifies the balance of the water gas-shift reaction. Consequently, steam reforming of CH4 is optimized, producing pure H2, complete conversion of methane and negligible concentration of CO2 and CO during the time of capture even at low temperature (650 °C). This validates the concept of the sorption of CO2 together with methane steam reforming

Effects of powder preparation and sintering procedure on microstructure and dielectric properties of PLZT ceramics

PLZT ceramics belong to one of the very important groups of functional materials that make a basis for the production of a large range of electronic devices. The microstructure and properties of ceramics depend on the powder preparation and thermal processing conditions. Various techniques have been used to obtain chemically homogeneous and fine starting powders. PLZT powders have been prepared by two different production routes: by a modified Pechini method, using a polymeric precursor method (PMM) and by a partial oxalate method. A two-step sintering process, including a hot pressing, was carried out at 1100 and 1200degreesC Distinct phases obtained during the sintering process have been investigated by SEM and EDS techniques and dielectric properties such as permittivity and dielectric loss were measured in a frequency range from 1 to 20 kHz.. A significant difference in microstructure and dielectric properties, depending on powder origin and sintering procedure, has been noticed.

Novel cellulose/NbOPO 4.nH 2O hybrid material from sugarcane bagasse

In recent years studies concerning the applications of lignocellulosic/ inorganic couples have resulted in the development of an interesting class of functional materials. In this work a cellulose/NbOPO 4.nH 2O hybrid using cellulose from surgacane bagasse was prepared and characterized in order to test for adsorption applications. The preparation process was conducted by carrying out metallic niobium dilution in hydrofluoric acid in the presence of nitric acid, then adding boric acid to form the complex and, finally, the cellulose sugar cane bagasse was added. Concentrated phosphoric acid was also inserted to precipitate hydrous niobium phosphate particles in the cellulose fiber. This material was characterized by X-ray diffractometry (XRD), thermogravimetry (TG/DTG), and scanning electronic microscopy (SEM) connected to an energy dispersive spectrophotometer (EDS). Results by SEM/EDS show that NbOPO 4.nH 2O was present in structure of the cellulose. During the preparation of the material, using boric acid it was observed that the formation of precipitate occurred in a shorter time than the material prepared without boric acid.

The role of hierarchical morphologies in the superior gas sensing performance of CuO-based chemiresistors

The development of gas sensors with innovative designs and advanced functional materials has attracted considerable scientific interest given their potential for addressing important technological challenges. This work presents new insight towards the development of high-performance p-type semiconductor gas sensors. Gas sensor test devices, based on copper (II) oxide (CuO) with innovative and unique designs (urchin-like, fiber-like, and nanorods), are prepared by a microwave-assisted synthesis method. The crystalline composition, surface area, porosity, and morphological characteristics are studied by X-ray powder diffraction, nitrogen adsorption isotherms, field-emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. Gas sensor measurements, performed simultaneously on multiple samples, show that morphology can have a substantial influence on gas sensor performance. An assembly of urchin-like structures is found to be most effective for hydrogen detection in the range of parts-per-million at 200 °C with 300-fold larger response than the previously best reported values for semiconducting CuO hydrogen gas sensors. These results show that morphology plays an important role in the gas sensing performance of CuO and can be effectively applied in the further development of gas sensors based on p-type semiconductors. High-performance gas sensors based on CuO hierarchical morphologies with in situ gas sensor comparison are reported. Urchin-like morphologies with high hydrogen sensitivity and selectivity that show chemical and thermal stability and low temperature operation are analyzed. The role of morphological influences in p-type gas sensor materials is discussed. Copyright © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

In Situ Formation of Dendrites in Eumelanin Thin Films between Gold Electrodes

Eumelanin is a ubiquitous pigment in the human body, animals, and plants, with potential for bioelectronic applications because of its unique set of physical and chemical properties, including strong UV-vis absorption, mixed ionic/electronic conduction, free radical scavenging and anti-oxidant properties. Herein, a detailed investigation is reported of eumelanin thin films grown on substrates patterned with gold electrodes as a model system for device integration, using electrical measurements, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, fluorescence microscopy, and time-of-flight secondary ion mass spectroscopy. Under prolonged electrical biasing in humid air, one can observe gold dissolution and formation of gold-eumelanin nanoaggregates, the assembly of which leads to the formation of dendrites forming conductive pathways between the electrodes. Based on results collected with eumelanins from different sources, a mechanism is proposed for the formation of the nanoaggregates and dendrites, taking into account the metal binding properties of eumelanin. The surprising interaction between eumelanin and gold points to new opportunities for the fabrication of eumelanin-gold nanostructures and biocompatible memory devices and should be taken into account in the design of devices based on eumelanin thin films. © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.

Fabricação, caracterização e aplicações do compósito PZT/PVDF

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Viscoelastic Behavior of Multiwalled Carbon Nanotubes into Phenolic Resin

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Observation of vinylidene emission in mixed phosphine/diimine complexes of Ru(II) at room temperature in solution

The mixed ruthenium(II) complexes trans-[RuCl(2)(PPh(3))(2)(bipy)] (1), trans-[RuCl(2)(PPh(3))(2)(Me(2)bipy)](2), cis-[RuCl(2)(dcype)(bipy)](3), cis-[RuCl(2)(dcype)(Me(2)bipy)](4) (PPh(3) = triphenylphosphine, dcype = 1,2-bis(dicyclohexylphosphino)ethane, bipy = 2,2'-bipyridine, Me(2)bipy = 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine) were used as precursors to synthesize the associated vinylidene complexes. The complexes [RuCl(=C=CHPh)(PPh(3))(2)(bipy)]PF(6) (5), [RuCl(=C=CHPh)(PPh(3))(2)(Me(2)bipy)]PF(6) (6), [RuCl(=C=CHPh)(dcype)(bipy)]PF(6) (7), [RuCl(=C=CHPh)(dcype)(bipy)]PF(6) (8) were characterized and their spectral, electrochemical, photochemical and photophysical properties were examined. The emission assigned to the pi-pi* excited state from the vinylidene ligand is irradiation wavelength (340, 400, 430 nm) and solvent (CH(2)Cl(2), CH(3)CN, EtOH/MeOH) dependent. The cyclic voltammograms of (6) and (7) show a reversible metal oxidation peak and two successive ligand reductions in the +1.5-(-0.64) V range. The reduction of the vinylidene leads to the formation of the acetylide complex, but due the hydrogen abstraction the process is irreversible. The studies described here suggest that for practical applications such as functional materials, nonlinear optics, building blocks and supramolecular photochemistry. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sequential Methyl-Fluorine Exchange Reactions of Siloxide Ions in the Gas Phase

Air Force Office of Scientific Research (AFOSR)

Supramolecular hybrid organic-inorganic multicomponent architectures in solution and on surface

Supramolecular architectures can be built-up from a single molecular component (building block) to obtain a complex of organic or inorganic interactions creating a new emergent condensed phase of matter, such as gels, liquid crystals and solid crystal. Further the generation of multicomponent supramolecular hybrid architecture, a mix of organic and inorganic components, increases the complexity of the condensed aggregate with functional properties useful for important areas of research, like material science, medicine and nanotechnology. One may design a molecule storing a recognition pattern and programming a informed self-organization process enables to grow-up into a hierarchical architecture. From a molecular level to a supramolecular level, in a bottom-up fashion, it is possible to create a new emergent structure-function, where the system, as a whole, is open to its own environment to exchange energy, matter and information. “The emergent property of the whole assembly is superior to the sum of a singles parts”. In this thesis I present new architectures and functional materials built through the selfassembly of guanosine, in the absence or in the presence of a cation, in solution and on the surface. By appropriate manipulation of intermolecular non-covalent interactions the spatial (structural) and temporal (dynamic) features of these supramolecular architectures are controlled. Guanosine G7 (5',3'-di-decanoil-deoxi-guanosine) is able to interconvert reversibly between a supramolecular polymer and a discrete octameric species by dynamic cation binding and release. Guanosine G16 (2',3'-O-Isopropylidene-5'-O-decylguanosine) shows selectivity binding from a mix of different cation's nature. Remarkably, reversibility, selectivity, adaptability and serendipity are mutual features to appreciate the creativity of a molecular self-organization complex system into a multilevelscale hierarchical growth. The creativity - in general sense, the creation of a new thing, a new thinking, a new functionality or a new structure - emerges from a contamination process of different disciplines such as biology, chemistry, physics, architecture, design, philosophy and science of complexity.