 В Университете штата Калифорния в Сан-Диего в США исследователи создали то, что они назвали «адаптивным протеиновым кристаллом». Свойства нового материала позволяют использовать его для изготовления защитных средств, например, бронежилетов.
Если материал растянуть в определенном направлении, он, в отличие от привычных материалов, становится тоще в разрезе, а не тоньше. Материалы с подобными свойствами известны как ауксетики. Такое поведение – утолщение при натяжении – является результатом того, как деформируется внутренняя структура материала при применении силы к одной из его осей. Как правило, структура этих материалов такова, что вся энергия поглощается, и сопротивление подавляется. Таким образом, материалы становятся пригодными для применения в защитной одежде, а, кроме того, из них можно изготавливать подошвы спортивной обуви и упаковочный материал.
В соответствии с калифорнийскими инженерами, им впервые удалось создать ауксетический материал на молекулярном уровне. Для того, чтобы это сделать, исследователи создали плоский кристалл, сделанный из протеинов под названием RhuA. Протеины в листе материала соединены в систематическом повторяющемся паттерне. Целиком статья, посвященная разработке, опубликована в журнале Nature.
«Мы разыскали способ создать крепкие, гибкие и обратимые связи, которые соединяют частицы протеина», говорит ведущий автор работы Акиф Тецкан, профессор химии и биохимии Университета штата Калифорния в Сан-Диего.
Связи гибкие, поэтому, протеиновые «кирпичики» способны вращаться, открывая свободные пространства – так материал становится пористым, или закрывая поры. Таким образом, материал напоминает нечто вроде высокотехнологичного адаптивного сита. Если материал растянуть или сжать в одном направлении, связанные блоки протеина будут вынуждены повернуться в унисон. А результатом будет являться соответствующее утолщение или сжатие в другом направлении, по другой оси.
Ученые выращивают кристаллы естественным образом в специальной среде, поэтому, практически, все протеиновые блоки присутствуют на своих местах. В соответствии с профессором Тецканом, благодаря новому ауксетическому материалу можно будет продолжить разработки, в том числе, в сфере самособирающихся материалов.
«Такие материалы относительно просто изготовить, тем не менее, их можно применять в огромном количестве сфер на практике, а, кроме того, с их помощью можно изучать фундаментальные принципы самособирающихся нанотехнологических материалов».
|
