Kavalad kerad ehitavad iseseisvalt uut tüüpi nutimaterjale
Heeliksi- e vedrukujulised “supermolekulid” ei koosne mitte aatomeist või molekulidest, vaid imetillukestest kolloidpallidest. Samu meetodeid rakendades on varem loodud kompleksse kolloidmolekuli omadustega uusi materjale, vahendab PhysOrg.com.
“Nüüd oskame konstrueerida täiesti uut tüüpi “nutimaterjale”, mis võimaldavad tulevikus selliseid uusi funktsioone, mida me varem ettegi kujutada ei osanud,” ütles Illinois’ ülikooli tehnikateaduskonna asutajaprofessor ning materjaliteaduste ja -tehnika, -keemia ja -füüsika professor Steve Garnick.
Granicki töörühm töötas välja tillukesed latekskerad, mida vanarooma kahepalgelise väravate jumala järgi Januse keradeks nimetatakse ja mille üks külg vees teisi enda poole tõmbab, teine aga tõrjub. Taoline kahesus annabki keradele omaduse moodustada sarnaselt aatomeile ja molekulidele ebatavalisi struktuure.
Puhtas vees hajuvad osakesed täielikult laiali, kuna nende laetud küljed tõukavad üksteist eemale. Kui lahusele aga soola lisada, nõrgendavad soolaioonid kerade tõukumist, nii et kerad pääsevad üksteisele piisavalt lähedale, et nende hüdrofoobsed (vett tõrjuvad) otsad kokku saaksid puutuda. Nende otste vaheline tõmme veab kerad kobaratesse.
Väikese soolasisalduse korral moodustuvad vaid väikesed, mõnest üksikust osakesest koosnevad kobarad. Mida soolasem on vesi, seda suuremad kobarad tekivad. Viimaks koondavad need end keeruka vedrustruktuuriga ahelatesse.
“Nii nagu aatomid kasvavad molekulideks, saavad need osakesed kasvada suprakolloidideks,” ütles Granick. “Aatomite ja molekulide keemilise reageerimise kontekstis oleksid taolised ühendusteed tavapärased, ent inimesed polnud seni mõistnud, et samamoodi võivad käituda ka tehisosakesed.”
Töörühm, mille vastavasisuline uurimus ilmus ajakirja Science äsjases numbris, konstrueeris kerad, mille hüdrofoobsete poolte vaheline tõmme oli täpselt nii tugev, et osakesed üksteise külge kinni jääksid, aga samas piisavalt nõrk, et säiliks liikumiseks, ümberpaigutumiseks ja kobarate kasvatamiseks vajalik dünaamilisus.
“Kleepuvuse määral on tõesti väga suur tähtsus. Tulemus võib olla midagi korrapäratut, lihtsalt väikesed kobarad, või siis on kerad liiga kleepuvad ning moodustavad nende kauniste struktuuride asemel lihtsalt liimja segu,” selgitas töö kaasautoreid, magistrand Jonathan Whitmer.
“Me konstrueerime neid arukaid materjale nii, et need moodustaksid selliseid kasulikke kujundeid, mida loodus ei valiks,” rõhutas Granick.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!