Samoorganizacja cząsteczek jest szeroko rozpowszechniona w przyrodzie i służy jako sposób na tworzenie zorganizowanych struktur
W ciągu ostatnich kilku dekad naukowcy i inżynierowiepodążaj za naturą, tworząc cząsteczki, które samodzielnie łączą się, na przykład w wodzie. Celem jest stworzenie nanostruktur, przede wszystkim w dziedzinie biomedycyny.
Zespół naukowców z MassachusettsInstytut Technologii (MIT) opracował nową klasę małych cząsteczek, które spontanicznie łączą się w nanorurki o niespotykanej wytrzymałości, zachowując jednocześnie swoją strukturę poza wodą.
Zwykle konstrukcje do samodzielnego montażu są modelowane wgpróbka błony komórkowej. Ich zewnętrzna część jest hydrofilowa, natomiast wewnętrzna część jest hydrofobowa. Konfiguracja opiera się na radykalnie różnych procesach i zapewnia siłę napędową do samodzielnego montażu. Jednak poza wodą taka struktura rozpada się.
Nowy projekt cząsteczki stworzony w Massachusetts Institute of TechnologyInstytutu Technologicznego składa się z trzech głównych komponentów: zewnętrznej części hydrofilowej, która „uwielbia” oddziaływać z wodą, aramidów w środku do wiązania oraz wewnętrznej części hydrofobowej, która ma „niechęć” do wody. Według naukowców inspirowany jest strukturą kevlaru. Aramidy w strukturze zapewniają jej stabilność chemiczną i wytrzymałość.
Naukowcy przetestowali dziesiątki cząsteczekspełniając te kryteria, zanim znalazł projekt, który doprowadził do powstania długich wstęg o grubości w skali nanometrowej. Następnie autorzy zmierzyli ich wytrzymałość i sztywność, aby zrozumieć wpływ włączenia interakcji Kevlaru między cząsteczkami. Odkryli, że te nanowłókna są nieoczekiwanie mocne – nawet mocniejsze niż stal.
To odkrycie skłoniło autorów do zastanowienia się, czy jest to możliweczy łączyć ze sobą nanowstążki w celu uzyskania stabilnych materiałów makroskopowych. Wyprostowane włókna wciągano w długie nici, które można było suszyć i przetwarzać. Okazało się, że są w stanie utrzymać ciężar 200 razy większy od własnego.
Czytaj więcej
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Radary znalazły ostatni fort Tlingit na Alasce. Szukali go od ponad 100 lat
Jedna trzecia osób, które wyzdrowiały po COVID-19, wraca do szpitala. Co ósma - umiera
Aramid to długi łańcuch syntetycznypoliamid, w którym co najmniej 85% wiązań amidowych jest przyłączonych bezpośrednio do dwóch pierścieni aromatycznych. Właściwości włókien aramidowych zależą zarówno od mikrostruktury chemicznej, jak i fizycznej.
Kevlar to włókno para-aramidowe produkowane przezprzez DuPont. Kevlar jest bardzo wytrzymały. Po raz pierwszy Kevlar trafił do grupy Stephanie Kwolek, amerykańskiej chemik i pracownika firmy DuPont, w 1964 roku opracowano technologię produkcji w 1965 roku, a produkcję przemysłową rozpoczęto na początku lat 70.