Надихаючись природою і способом формування синтетичних волокон кевлара, вчені Массачусетського технологічного інституту розробили самозбірні нанострічки, які, за їхніми словами, міцніші за сталь. Про це повідомляють cikavosti.com.

Самоформуючі нанострічки частково натхненні тим, як молекули можуть збиратися в мембрани або інші важливі структури в живій природі. Відтворити цей процес за допомогою штучно створених молекул зовсім непросто, проте вчені домоглися деякого успіху, змусивши їх об’єднуватися в водному середовищі.

«Подібні низькомолекулярні матеріали мають тенденцію до досить швидкого розкладання», – пояснює Джулія Ортон, доцент кафедри матеріалознавства та інженерії MIT. «Крім того, вони хімічно нестабільні. Вся конструкція розвалюється, коли ви видаляєте воду, особливо під впливом будь-якої зовнішньої сили.

Протягом декількох років Ортон і її команда працювали над новим класом малих молекул, які, як вони сподівалися, могли усунути ці недоліки, і лише недавно знайшли рішення. Нові молекули мають зовнішню частину, яка є гідрофільні і готові взаємодіяти з водою, а також внутрішню частину, яка є гідрофобною і води «боїться. Все це пов’язано міцними водневими зв’язками за образом кевлара, які дозволяють одним молекулам щільно з’єднуватися з іншими.

Команда розробила цей рецепт після проб і помилок за участю десятків конструкцій молекул, і знайшла його найбільш підходящим для кінцевих цілей. Успіх криється в тому, що делікатне поєднання гідрофобних і гідрофільних сегментів, поряд з щільною мережею водневих зв’язків, змушує окремі молекули рухатися у воді правильним чином, оскільки одні частини притягуються до рідини, а інші відштовхуються – і при цьому молекули міцно пов’язані одна з одною.

Якщо до речовини додати воду, то молекули збираються в довгі стрічки товщиною всього в один нанометр, які виявилися міцнішими стали. Ці стрічки розтягуються в довгі нитки, які можна сушити і обробляти. Команда виявила, що ці нитки можуть утримувати вагу в 200 разів більше від своєї власної. Матеріал також може похвалитися неймовірно великою площею поверхні – 200 квадратних метрів на грам.

Одна з областей, де можуть стати в нагоді подібні типи матеріалів з великою площею поверхні – це очищення води. Команда Массачусетського технологічного інституту досліджувала цю можливість, покриваючи стрічки певними молекулами і використовуючи їх для вилучення важких металів, таких як свинець і миш’як, із забрудненої води. Вчені також вивчають, чи можуть стрічки бути частиною передових електронних пристроїв і батарей – не виключено, що з їх допомогою можна буде створити куди більш енергоємні акумулятори