L'autoassemblaggio delle molecole è molto diffuso in natura e funge da modo per formare strutture organizzate
Negli ultimi due decenni, scienziati e ingegnerisegui l'esempio della natura creando molecole che si assemblano da sole, ad esempio nell'acqua. L’obiettivo è creare nanostrutture, principalmente in campo biomedico.
Un team di scienziati del MassachusettsInstitute of Technology (MIT) ha sviluppato una nuova classe di piccole molecole che si assemblano spontaneamente in nanonastri con una forza senza precedenti pur mantenendo la loro struttura fuori dall'acqua.
Di solito le strutture di autoassemblaggio sono modellate daun campione della membrana cellulare. La loro parte esterna è idrofila, mentre la parte interna è idrofoba. La configurazione si basa su processi radicalmente diversi e fornisce la forza trainante per l'autoassemblaggio. Tuttavia, fuori dall'acqua, una tale struttura si disintegra.
Nuovo design di una molecola creata al Massachusetts Institute of TechnologyInstitute of Technology, è costituito da tre componenti principali: una parte idrofila esterna che “ama” interagire con l'acqua, aramide nel mezzo per legarsi e una parte idrofoba interna con la sua “avversione” all'acqua. Secondo gli scienziati, si ispira alla struttura del Kevlar. Le aramidi nella struttura forniscono stabilità chimica e resistenza.
I ricercatori hanno testato decine di molecolesoddisfare questi criteri prima di trovare un design che portasse alla creazione di lunghi nastri con spessori su scala nanometrica. Gli autori hanno poi misurato la loro forza e rigidità per comprendere l'effetto dell'incorporazione delle interazioni Kevlar tra le molecole. Hanno scoperto che queste nanofibre erano inaspettatamente resistenti, addirittura più forti dell’acciaio.
Questa scoperta ha spinto gli autori a chiedersi se fosse possibilese legare insieme i nanonastri per ottenere materiali macroscopici stabili. Le fibre stirate venivano tirate in lunghi fili che potevano essere essiccati e lavorati. Si è scoperto che sono in grado di sostenere un peso 200 volte maggiore del loro.
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L'aramide è una lunga catena sinteticapoliammide, in cui almeno l'85% dei legami ammidici sono attaccati direttamente a due anelli aromatici. Le proprietà delle fibre aramidiche sono determinate dalla microstruttura chimica e fisica.
Kevlar è una fibra para-aramidica prodotta dadi DuPont. Il kevlar è molto resistente. Per la prima volta, il Kevlar è stato ottenuto dal gruppo di Stephanie Kwolek, un chimico americano e dipendente di DuPont, nel 1964, la tecnologia di produzione è stata sviluppata nel 1965 e la produzione industriale è iniziata nei primi anni '70.