Новый тип стекла, который, как ожидается, революционизирует оптику и электрооптику, спутниковую связь, дистанционное зондирование и биомедицину, был разработан учеными из Тель-Авивского университета. Они успешно создали новый вид стекла, который, сохраняя свою прозрачность, может моментально соединяться под воздействием воды при комнатной температуре.

Исследование было опубликовано в рецензируемом научном журнале Nature.

Возглавляемое аспирантом Галь Финкельштейн-Зута и профессором Эхудом Газит из школы биомедицины и исследований рака на факультете естественных наук и кафедре материаловедения и инженерии факультета инженерии Тель-Авивского университета, это открытие может значительно изменить устойчивость и стоимость инструментов в различных отраслях. В частности, это открытие может произвести революцию в оптике и электрооптике, спутниковой связи, дистанционном зондировании и биомедицине.

«В нашей лаборатории мы изучаем биоконвергенцию и, в частности, используем удивительные свойства биологии для создания инновационных материалов», — объяснил Газит. «Среди прочего, мы изучаем последовательности аминокислот, которые являются строительными блоками белков. Аминокислоты и пептиды обладают естественной склонностью соединяться друг с другом и образовывать упорядоченные структуры с определенной периодичностью, но в ходе исследования мы обнаружили уникальный пептид, который ведет себя иначе: он не формирует никакого упорядоченного паттерна, а образует аморфное, неупорядоченное состояние, которое описывает стекло».

Как работает это стекло?

Жидкое стекло имеет очень низкую упорядоченность на молекулярном уровне, но его механические свойства остаются твердыми. Обычно стекло изготавливают путем быстрого охлаждения нагретых материалов, замораживая их в процессе кристаллизации стекла. В Тель-Авивском университете обнаружили, что ароматический пептид, состоящий из трехтирозиновой последовательности (YYY), спонтанно образует молекулярное стекло при испарении водного раствора при комнатной температуре.

«Коммерческое стекло, которое мы все знаем, создается путем быстрого охлаждения расплавленных материалов, процесса, называемого витрификацией», — сказала Финкельштейн-Зута. «Аморфная жидкообразная организация должна быть закреплена до того, как она перейдет в более энергоэффективное состояние, как в кристаллах, и для этого требуется энергия – нагрев до высоких температур и немедленное охлаждение. С другой стороны, стекло, которое мы обнаружили, сделано из биологических строительных блоков и формируется спонтанно при комнатной температуре, без необходимости в энергии, такой как высокое тепло или давление. Просто растворите порошок в воде – как приготовление Kool-Aid, и стекло образуется. Например, мы изготовили линзы из нашего нового стекла. Вместо длительного процесса шлифовки и полировки, мы просто капнули каплю на поверхность, где контролировали ее кривизну, а значит, и фокус, регулируя объем раствора».

«Это первый случай, когда кому-то удалось создать молекулярное стекло в простых условиях», — сказал Газит, — «но не менее важны свойства стекла, которое мы создали. Это очень особенное стекло. С одной стороны, оно очень прочное, а с другой – очень прозрачное, гораздо более прозрачное, чем обычное стекло.

«Обычное силикатное стекло, которое мы все знаем, прозрачно в видимом диапазоне света, а молекулярное стекло, которое мы создали, прозрачно в глубоком инфракрасном диапазоне. Это имеет множество применений в таких областях, как спутники, дистанционное зондирование, связь и оптика.

«Оно также обладает сильными адгезивными свойствами, оно может склеивать различные стекла и одновременно ремонтировать трещины, которые в нем образуются. Оно обладает набором свойств, которых нет ни у одного стекла в мире, что имеет огромный потенциал в науке и технике, и все это мы получили из одного пептида – одного маленького фрагмента белка».

Источник: Jerusalem Post

Телеграм канал Радио Хамсин >>