Nanofibras moleculares inspiradas em Kevlar são mais fortes que o aço

A automontagem de moléculas é difundida na natureza, servindo como forma de formar estruturas organizadas em

todo organismo vivo.Este fenómeno pode ser observado, por exemplo, quando duas cadeias de ADN – sem qualquer impulso ou direção externa – se unem para formar uma dupla hélice. Ou, por exemplo, quando um grande número de moléculas se juntam para criar membranas ou outras estruturas celulares vitais.

Nas últimas duas décadas, cientistas e engenheirossiga o exemplo da natureza criando moléculas que se agrupam sozinhas, por exemplo, na água. O objetivo é criar nanoestruturas, principalmente na área biomédica.

Uma equipe de cientistas de MassachusettsO Instituto de Tecnologia (MIT) desenvolveu uma nova classe de pequenas moléculas que se agrupam espontaneamente em nanofitas com uma força sem precedentes, enquanto mantêm sua estrutura fora da água.

Normalmente, as estruturas de automontagem são modeladas poruma amostra da membrana celular. Sua parte externa é hidrofílica, enquanto a parte interna é hidrofóbica. A configuração é baseada em processos radicalmente diferentes e fornece a força motriz para a automontagem. No entanto, fora da água, essa estrutura se desintegra.

Novo design de uma molécula criada no Instituto de Tecnologia de MassachusettsInstituto de Tecnologia, é composto por três componentes principais: uma parte hidrofílica externa que “adora” interagir com a água, aramidas no meio para ligação e uma parte hidrofóbica interna com sua “aversão” à água. Segundo os cientistas, é inspirado na estrutura do Kevlar. As aramidas na estrutura proporcionam estabilidade química e resistência.

Os pesquisadores testaram dezenas de moléculasatender a esses critérios antes de encontrar um projeto que levasse à criação de fitas longas com espessuras em escala nanométrica. Os autores então mediram sua resistência e rigidez para compreender o efeito da incorporação das interações de Kevlar entre as moléculas. Eles descobriram que essas nanofibras eram inesperadamente fortes – ainda mais fortes que o aço.

Esta descoberta fez os autores se perguntarem se era possívelse devemos unir nanofitas para obter materiais macroscópicos estáveis. As fibras endireitadas eram puxadas em longos fios que podiam ser secos e processados. Descobriu-se que eles são capazes de suportar um peso 200 vezes maior que o seu.

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Aramida é uma longa cadeia depoliamida, na qual pelo menos 85% das ligações amida estão ligadas diretamente a dois anéis aromáticos. As propriedades das fibras de aramida são determinadas pela microestrutura química e física.

Kevlar é uma fibra para-aramida fabricada porpela DuPont. Kevlar é altamente durável. Pela primeira vez, o Kevlar foi obtido pelo grupo de Stephanie Kwolek, química americana e funcionária da DuPont, em 1964, a tecnologia de produção foi desenvolvida em 1965, e a produção industrial teve início no início dos anos 1970.