Израелски изследователи днес представиха силно прозрачно, самовъзстановяващо се залепващо стъкло, което се образува спонтанно при контакт с вода. Откритието притежава потенциала да революционизира множество индустрии, включително оптиката, електрооптиката, сателитната комуникация, дистанционното наблюдение и биомедицината, предаде израелската новинарска агенция ТПС.
Констатациите на изследователския екип на Университета в Тел Авив бяха публикувани наскоро в рецензираното списание „Нейчър“.
Според докторанта Гал Финкелщайн-Зута и проф. Ехуд Газит, материалът се образува спонтанно при стайна температура, когато е изложен на вода.
„В нашата лаборатория изучаваме биоконвергенцията и конкретно използваме прекрасните свойства на биологията, за да произвеждаме иновативни материали. Освен всичко друго, ние изучаваме последователности от аминокиселини, градивните елементи на протеините. Аминокиселините и пептидите естествено са склонни да се свързват и образуват структури с определена периодична подредба. По време на нашето изследване обаче открихме уникален пептид, който се държи по различен начин: той не формира никакъв подреден модел, а аморфен, неподреден, характерен за стъклото“, каза Газит.
На молекулярно ниво стъклото е подобно на течност вещество, което няма ред в молекулярната си структура, но притежава механични свойства, подобни на твърдо вещество. Обикновено стъклото се произвежда чрез бързо охлаждане на разтопени материали, процес, наречен витрификация, който ги „замразява“, преди да могат да кристализират. Този процес води до аморфно състояние, което придава на стъклото неговите уникални оптични, химични и механични свойства, заедно с издръжливост, възможност за най-различна употреба и устойчивост.
Изследователите от Университета в Тел Авив са открили, че определен ароматен пептид спонтанно формира молекулярно стъкло при изпаряването на воден разтвор на стайна температура.
„Стъклото, което всички познаваме, се създава при бързо охлаждане на разтопени материали. Аморфната, подобна на течност структура трябва да се фиксира преди да се подреди в по-енергийно ефективна кристална форма, което изисква енергия. То трябва да се нагрее до високи температури и веднага да се охлади“, заяви Финкелщайн-Зута.
„Обратно, стъклото, което открихме, направено от биологични градивни елементи, се образува спонтанно при стайна температура без нужда от висока температура или налягане. Просто разтворете прах във вода и стъклото ще се образува. Направихме лещи от нашето ново стъкло, като накапахме капка върху повърхност, където контролираме нейната кривина – а оттам и фокуса ѝ – само чрез регулиране на обема на разтвора“, обясни тя.
Стъклото е много твърдо, но способно да се самовъзстановява при стайна температура, то е също силно залепващо, като в същото време е прозрачно в широк спектрален диапазон, от видимата светлина до средната инфрачервена.
„Това е първият път, когато някой създава молекулярно стъкло при прости условия“, каза Газит.
„Също толкова важни са свойствата на създаденото от нас стъкло. Това е много специално. То е много здраво и същевременно много прозрачно – много по-прозрачно от обикновеното стъкло. Обикновеното силикатно стъкло е прозрачно във видимата светлина, но молекулярното стъкло, което създадохме, е прозрачно дълбоко в инфрачервения диапазон. Това има множество приложения в области като сателити, дистанционно наблюдение, комуникации и оптика. Освен това е силно лепящо, способно да слепва различни стъкла заедно и може да поправя само пукнатините, които се образуват в него. Този набор от свойства не съществува в никое друго стъкло в света, предлагайки голям потенциал в науката и инженерството. Всичко това се получава от един пептид – едно малко парче протеин“, допълни Газит.
Подобрената прозрачност е от решаващо значение за създаването на високоефективни лещи и оптични компоненти, които изискват минимална загуба на светлина и изкривяване в широк спектър. В инфрачервения диапазон това стъкло може да революционизира сателитните сензори и комуникационните системи, които работят на тези дължини на вълните с по-ефективно предаване и приемане на данни.
Оптичните свойства на стъклото също могат да бъдат използвани за създаване на по-прецизни и надеждни диагностични инструменти, като микроскопи и системи за изображения, които да предоставят по-ясни и по-подробни изображения за медицински анализ.
Неговите самовъзстановяващи се качества също могат значително да удължат живота на сензорите и оптичните компоненти, дори в неблагоприятни условия.
(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)