Stworzono materiał mocniejszy od stali

Grupa naukowców z MIT opracowała nową klasę cząsteczek, które spontanicznie łączą się w nanowłókna mocniejsze od stali. To odkrycie będzie miało zastosowanie w wielu różnych dziedzinach, w tym w produkcji akumulatorów i technologii oczyszczania wody. Wyniki zostały opublikowane w "Nature Nanotechnology".

Materiał opracowany przez naukowców z MIT jest wzorowany błoną komórkową, której zewnętrzna część jest hydrofilowa, co oznacza, że jest stabilna w wodzie. Natomiast część wewnętrzna jest hydrofobowa, co oznacza, że unika wody. Julia Ortony z Wydziału Inżynierii i Nauk o Materiałach (DMSE) z MIT wyjaśniła, że jest to sekretny składnik innowacyjnego materiału, ponieważ "zapewnia siłę napędową dla samoorganizacji".

Cząsteczki orientują się tak, aby zmniejszyć interakcje pomiędzy częścią hydrofobową a wodą, co prowadzi do nadania im specyficznego kształtu w nanoskali. Jedną z metod ich stabilizacji jest "przyleganie do siebie mocniej niż w systemach biologicznych". Można osiągnąć to dzięki gęstej sieci silnych wiązań wodorowych.

- To właśnie zapewnia materiałowi takiemu jak kevlar - zbudowanemu z tzw. aramidów - stabilność chemiczną i wytrzymałość - powiedział Ty Christoff-Tempest, jeden z autorów badań.

Zespół wykorzystał ten pomysł do zaprojektowania cząsteczki składającej się z trzech głównych składników: zewnętrznej części, która lubi oddziaływać z wodą, wewnętrznych aramidów oraz najbardziej wewnętrznej części, która ma silną awersję do wody.

Naukowcy wybrali cząsteczkę, która pozwoliła na uzyskanie struktur przypominających długie wstążki o grubości rzędu nanometrów. Podczas pomiaru ich wytrzymałości i sztywności, okazało się, że nanowstążki były o dziwno wytrzymalsze niż stal.

Naukowcy nadal są w trakcie poszukiwania zastosowań dla innowacyjnego materiału, choć może on być używany do wyciągania metali ciężkich, takich jak ołów lub arsen z zanieczyszczonej wody, a także używany do znacznego zwiększenia wydajności urządzeń elektronicznych i baterii.