Wytrzymałe nanostruktury z aminokwasów
Postęp w dziedzinie nanotechnologii odbywa się dwiema ścieżkami - jedna bazuje na elementach syntetycznych, najczęściej metalowych, druga wykorzystuje substancje organiczne. Nanocząstki organiczne oferują możliwość ścisłego dopasowywania i wykorzystywania właściwości chemicznych, niestety elementom metalowym ustępują pod względem wytrzymałości mechanicznej. Z drugiej strony, organiczne struktury są znane z tego, że przewyższają wytrzymałością metale, jak choćby pajęcza nić, która zostawia w tyle najlepszą stal.
Grupa uczonych zaprezentowała jednak organiczne nanostruktury biokompozytowe stworzone z aminokwasów, przewyższające właściwościami wiele metali i dorównujące stali. Najbardziej wytrzymałe spośród znanych nam syntetycznych materiałów organicznych to aramidy (najbardziej znanym jest kevlar, stosowany do wyrobu kamizelek kuloodpornych). Ich wytrzymałość ma swoje źródło w specyficznym układzie pierścieni aromatycznych i sieci wiązań aminowych.
Uczeni zaprezentowali nanosfery oparte o analogiczny materiał. W przeciwieństwie jednak do łańcuchów polimerowych w bardziej powszechnych materiałach, powstają one w procesie samoorganizacji, bazując na prostych cząsteczkach dwupeptydów aromatycznych fenyloalaniny.
Ich właściwości mechaniczne przetestowano przy użyciu mikroskopu sił atomowych z bardzo precyzyjną końcówką. Nacisk na próbkę w takim eksperymencie pozwala dokładnie ocenić wytrzymałość materiału. Proces odkształcania się próbki obserwowano jednocześnie przy pomocy wysokorozdzielczego mikroskopu skaningowego. Moduł Younga (sprężystość) nowego materiału wyniósł aż 275 GPa (gigapaskala), czyli w przybliżeniu tyle, co stali. W praktyce metalowa końcówka mikroskopu sił atomowych nie była w stanie naruszyć nanosfery z aminokwasów, udało się to dopiero końcówce diamentowej.
Jest to więc w tej chwili najbardziej odporny organiczny nanomateriał, jaki znany, prawdopodobnie przewyższający nawet aramidy. Co ciekawe, takie nanosfery są dodatkowo przezroczyste, są także, oczywiście, bardzo lekkie. Te właściwości dają idealne tworzywo do wzmacniania innych organicznych materiałów, jak wypełnienia zębów, materiałów używanych w przemyśle lotniczym.
Zespół badawczy tworzyli: Ehud Gazit, Itay Rousso, zespoły Tel Aviv University, Weizmann Institute of Science oraz Ben-Gurion University w Negev.
Komentarze (0)