Созданы синтетические материалы со свойствами живых существ

Ученые из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, создали уникальные мягкие полимерные материалы, сообщает корреспондент tvbrics.com со ссылкой на журнал Nature Materials. Интересно то, что, к примеру, при попадании света «живые» тонкопленочные полимеры начинают изгибаться, вращаться и даже ползать.

Структура семейства мягких «роботизированных материалов» содержит наноразмерные пептидные сборки, которые отводят молекулы воды. Пептидные матрицы и полимерные сетки связаны между собой и реагируют на синий свет.

В момент попадания света на материал химическая реакция меняет свойства сеток, и они из гидрофильных, притягивающих влагу, превращаются в гидрофобные (водоотталкивающие). Материал самостоятельно вытесняет влагу через пептидные трубки, сжимается и «оживает». В случае, если свет гаснет, материал впитывает воду обратно и расширяется, становясь гидрофильным.

По сути, это напоминает обратимое сокращение мышц. Именно этот процесс и вдохновил авторов на разработку чудо-полимеров. Стоит отметить, что, управляя светом, можно придавать материалу направленное движение. «Двигаться» материал начинает исключительно в ту сторону, от которой исходит свет. Исследователи в ходе работы принуждали объект вращаться даже в тот момент, когда он «полз» по поверхности. А вот прежде чем материалы задвигались вживую, учеными была создана компьютерная модель, предсказавшая эти свойства.

«Из биологических систем мы знаем, что магия мышц основана на связи между небольшими белками и гигантскими белковыми полимерами, которые расширяются и сжимаются. Только мышцы используют химическое топливо, а не свет, чтобы генерировать механическую энергию», - отметил руководитель исследования Сэмюэль Ступп.

Живые материалы, по мнению создателей, пригодятся человечеству в медицине, энергетике и даже в деле восстановления окружающей среды.

«Эти материалы смогут добавить функциональность мягким роботам, необходимым для подбора хрупких предметов и последующего их высвобождения в точном месте. В медицине мягкие материалы с «живыми» характеристиками, изгибающиеся и меняющие форму, обеспечат извлечение сгустков крови в мозге после инсульта. Они смогут передвигаться по поверхности воды, очищая водохранилища или моря, а также искать дефекты в батареях, мембранах или химических реакторах», - пояснил Сэмюэль Ступп.