211service.com
Līme, kas pielīp gandrīz visam
Elastīgus displejus, ūdens attīrīšanas filtrus un materiālus, kas pārvērš siltumu tieši elektrībā, varētu būt vieglāk izgatavot, pateicoties jaunam polimēram, kas ļauj pētniekiem gandrīz jebkuru objektu, pat tādu, kas izgatavots no teflona, pārklāt ar mikroskopiskiem metālu un organisko materiālu rakstiem.
Lipīga iedvesma: Olbaltumvielu pavedienu ķīmija, ko gliemenes izmanto, lai piestiprinātos pie gandrīz jebkura veida materiāla (šeit gliemene ir piestiprināta pie teflona), ir palīdzējusi pētniekiem izstrādāt jaunu, daudzpusīgu līmi.
Ziemeļrietumu universitātes pētnieki izstrādāja polimēru, lai atdarinātu uz olbaltumvielām balstītu līmi, ko gliemenes izmanto, lai piestiprinātos pie akmeņiem, koka, plastmasas un tērauda, patiesībā, gandrīz jebkura materiāla, ar kuru tās saskaras. Pētnieki, kuru vadīja Filips Mesersmits Ziemeļrietumu biomedicīnas inženierijas un materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors identificēja viegli pagatavojamu savienojumu, kas ir līdzīgs šīs gliemeņu līmes aktīvajiem elementiem. Viņi atklāja, ka pareizos apstākļos savienojums veido ārkārtīgi plānu polimēra plēvi uz gandrīz jebkura materiāla virsmas, uz kura tas tiek uzklāts. Šī plēve savukārt var ķīmiski saistīties ar dažādiem materiāliem, kam ir noderīgas funkcijas. Ir izstrādātas daudzas citas materiālu funkcionalizācijas metodes, taču saskaņā ar Markuss Tekstors , Šveices Federālā tehnoloģiju institūta materiālu profesors, šis izceļas ar to, ka tas ir vienkāršs un ārkārtīgi daudzpusīgs. Man šķiet aizraujoši, ka šī ir salīdzinoši vienkārša sistēma, saka Textor. Bieži vien ir jāatrod konkrēts risinājums konkrētam substrātam. Bet šī ir universāla līme, kas darbojas uz daudzām dažādām virsmām.
Jaunā līmjava ļaus gandrīz jebkuru priekšmetu viegli un lēti pārklāt ar metāla finieri vai kādu citu funkcionālu materiālu, tostarp materiālus, kas saglabā priekšmetus bez baktērijām vai veicina noteikta veida šūnu augšanu. Pārklājumi būtu pietiekami plāni, lai tie nemainītu pamatā esošā objekta formu; Messersmith saka, ka ķirurģiskajam instrumentam varētu piešķirt antibakteriālu pārklājumu, neapdraudot tā veiktspēju. Viens no pielietojumiem, ko Ziemeļrietumu pētnieki ir izpētījuši, ir ūdens filtri, kas izmanto sīkas granulas, kas pārklātas ar līmi. Kad ūdens plūst cauri cilindram, kas pilns ar granulām, līmjava izvelk toksiskos metālus no ūdens, saistoties ar tiem.
Pētnieki ir arī pierādījuši, ka līmi var izgriezt sarežģītos modeļos, izmantojot parasto mikrolitogrāfiju. Ja šķīdums, kas satur metāla sāļus, mazgā šādu rakstu, metāls pielīp tikai pie līmes. Tas varētu būt veids, kā drukāt elektroniskās shēmas gandrīz uz jebkura objekta. Novietotas uz elastīga substrāta, šādas shēmas varētu būt noderīgas elastīgiem displejiem. Spēja radīt mikroskopiskus organisko materiālu modeļus varētu būt noderīga arī biologiem. Ziemeļrietumu pētnieki ir pierādījuši, ka ir iespējams izveidot pārklājumus, kas saistās ar noteikta veida skābēm, kas ir svarīgas asinsvadu augšanai un cilmes šūnu diferenciācijai. Spēja nogulsnēt precīzus šī un citu organisko materiālu modeļus varētu atvieglot mikrofluidisko ierīču izveidi, kas palīdz izskaidrot bioloģiskos mehānismus.
Multivide
Skatieties, kā ūdens pielīp pie virsmas, kas pārklāta ar jauno līmi.
Skatiet, kā jaunā līmjava veido ūdeni atgrūdošu materiālu.
Lai izstrādātu jauno līmi, pētnieki pētīja gliemeņu līmē esošā proteīna ķīmiskās sastāvdaļas, identificējot svarīgas funkcionālās ķīmiskās grupas. Iepriekšējā darbā viņi bija izgatavojuši līmi, pamatojoties uz vienu no šīm grupām. (Skatiet Nanolīmes kociņus zem ūdens .) Taču iegūtā līme darbojās tikai ar neorganiskiem materiāliem, un to bija grūti izgatavot. Jaunā līmjava satur divas ķīmiskās grupas, kas atrodamas gliemeņu līmē, nevis tikai vienu. Kombinācija ļauj līmi saistīt gan ar organiskiem, gan neorganiskiem materiāliem. Turklāt jaunā līmjava ir viegli pieejama. Pētnieki atzīmēja, ka divas ķīmiskās grupas, amīni un kateholi, ir atrodamas dopamīnā, savienojumā, kas vislabāk pazīstams kā neirotransmiters. Pareizā pH līmenī dopamīns pats saliekas polimēru ķēdēs, veidojot plānas līmvielas plēves. To pārdod arī komerciāli, un tas ir lēts.
Līme, kas ir aprakstīta pašreizējā izdevumā Zinātne , jau piesaista citu pētnieku interesi. Piemēram, Nikolass Kotovs , Mičiganas universitātes ķīmijas inženierijas profesors, plāno to izmantot, lai izgatavotu termoelektriskus materiālus – materiālus, kas pārvērš siltumu tieši elektroenerģijā. Šādiem materiāliem labi jāvada elektrība, bet slikti jāsasilda. Kotovs saka, ka var būt iespējams izmantot līmi, lai savienotu kopā elektriski vadošus materiālus, piemēram, oglekļa nanocaurules. Viņš saka, ka pati līmjava varētu kalpot kā siltumizolācijas slānis.
Vēl viens pētnieks, Herberts Vaits , molekulārās, šūnu un attīstības bioloģijas profesors Kalifornijas Universitātē Santabarbarā, Messersmita darbu sauc par ļoti interesantu. Taču viņš atzīmē dažus ierobežojumus, kurus varētu pārsniegt, turpinot pētīt gliemenes, kas kalpoja par līmes iedvesmu. Messersmith līmi var uzklāt tikai tādos apstākļos, kādos tiek stingri uzturēta dopamīna koncentrācija un pH līmenis. Ideālā gadījumā, saka Veits, būtu jauki, ja būtu līme, ko, tāpat kā gliemju, var uzklāt uz jebkura substrāta, pat ūdenī, bez ārējās vides parametru kontroles.