Вдъхновените от кевлар молекулярни нановолокна са по-здрави от стоманата

Самосглобяването на молекули е широко разпространено в природата, като служи като начин за образуване на организирани структури в

всеки жив организъм.Това явление може да се види, например, когато две вериги на ДНК - без външен тласък или посока - се съединят, за да образуват двойна спирала. Или, например, когато голям брой молекули се съберат, за да създадат мембрани или други жизненоважни клетъчни структури. 

През последните няколко десетилетия учени и инженериследвайте ръководството на природата, като създавате молекули, които се сглобяват сами, например във вода. Целта е да се създадат наноструктури, предимно в областта на биомедицината.

Екип от учени от МасачузетсТехнологичният институт (MIT) разработи нов клас малки молекули, които спонтанно се сглобяват в наноленти с безпрецедентна сила, като същевременно запазват структурата си извън водата. 

Обикновено структурите за самосглобяване се моделират отпроба от клетъчната мембрана. Външната им част е хидрофилна, докато вътрешната част е хидрофобна. Конфигурацията се основава на коренно различни процеси и осигурява движещата сила за самосглобяване. Въпреки това, извън водата, такава структура се разпада.

Нов дизайн на молекула, създадена в Масачузетския технологичен институтInstitute of Technology, се състои от три основни компонента: външна хидрофилна част, която „обича“ да взаимодейства с водата, арамиди в средата за свързване и вътрешна хидрофобна част с нейното „отвращение“ към водата. Според учените той е вдъхновен от структурата на кевлара. Арамидите в структурата осигуряват неговата химическа стабилност и здравина.

Изследователите са тествали десетки молекулиотговаряйки на тези критерии, преди да намерим дизайн, който доведе до създаването на дълги ленти с дебелина в нанометрова скала. След това авторите измерват тяхната сила и твърдост, за да разберат ефекта от включването на кевларни взаимодействия между молекулите. Те откриха, че тези нановлакна са неочаквано здрави - дори по-здрави от стоманата.

Това откритие накара авторите да се чудят дали е възможнодали да се свържат наноленти заедно, за да се получат стабилни макроскопични материали. Изправените влакна се изтеглят на дълги нишки, които могат да се сушат и обработват. Оказа се, че те са в състояние да държат тежест 200 пъти по-голяма от тяхната. 

Прочетете още

Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат

Радарите са намерили последния форт Tlingit в Аляска. Търсят го повече от 100 години

Една трета от оздравелите от COVID-19 се завръщат в болницата. Всеки осми - умира

Aramid е дълга верига от синтетичниполиамид, при който най-малко 85% от амидните връзки са прикрепени директно към два ароматни пръстена. Свойствата на арамидните влакна се определят както от химическата, така и от физическата микроструктура.

Кевларът е пара-арамидно влакно, произведено отот DuPont. Кевларът е изключително издръжлив. За първи път Кевлар е получен от групата на Стефани Кволек, американски химик и служител на DuPont, през 1964 г., производствената технология е разработена през 1965 г., а индустриалното производство започва в началото на 70-те години.