Обнаружен полимер, самостоятельно образующий нанотрубки
Москва, 17:48, 31 Мар 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Исследователи из Департамента энергетики США обнаружили полимеры, которые будучи помещенными в воду, самопроизвольно собираются в полые кристаллические нанотрубки. Более того, эти нанотрубки могут быть настроены на одинаковый диаметр от пяти до десяти нанометров, в зависимости от длины полимерной цепи.
Эти полимеры имеют разную химическую структуру у двух блоков с одинаковым размером и формой. Ученые выяснили, что эти блоки действуют как молекулярные плитки, формирующие кольца, которые укладываются вместе, образуя нанотрубки одинакового диаметра до 100 нанометров в длину.
«Это указывает новый способ использования синтетических полимеров для создания сложных наноструктур в очень точный способ», — говорит Рон Цукерманн из лаборатории Беркли.
Исследование является очередным усилием по созданию наноструктур, приближающихся по сложности и функции к природным белкам, но сделанных из прочных материалов. В этой работе ученые исследовали полимер, который является членом семейства пептоидов. Пептоиды — прочные синтетические полимеры, имитирующие пептиды, которые природа использует для формирования белков.
Ученые изучали определенный тип петоидов, который называется диблок-кополипептоид, поскольку он связывает ионы лития и может быть использован в качестве электролита для аккумуляторной батареи. По пути, они по счастливой случайности нашли, что эти соединения образуют в воде нанотрубки. Как именно эти нанотрубки образуются, еще предстоит определить, но это исследование проливает свет на их структуру, и намекает на новый принцип конструкции, который может быть использован для построения нанотрубок и других сложных наноструктур.
Диблок-колипептоиды состоят из двух блоков, один гидрофобный один гидрофильный. Ученые обнаружили, что оба блока кристаллизуются, когда они встречаются в воде, и образуют кольца, состоящие из двух-трех отдельных пептоидов. Затем кольца формируют полые нанотрубки.
Формирование трубчатых структур с гидрофобным ядром является общим для синтетических полимеров, диспергированных в воде, поэтому ученые были весьма удивлены, увидев формирование полых трубок без гидрофобного ядра.
Анализ рассеяния рентгеновских лучей показал еще больше о структуре таких нанотрубок. Например, пептоидные блоки, которые обычно аморфны, становятся в нанотрубке кристаллическими.
«Эти знания могут помочь нам создать полезные нанотрубки и другие структуры, которые прочны и перестраиваемы, и которые имеют однородные структуры», — надеется Цукерманн.
