Кристально чистые исследования

Выводы, опуб­ли­ко­ван­ные в жур­нале Nature Materials, могут стать важ­ным шагом в раз­ви­тии высо­ко­эф­фек­тив­ных мате­ри­а­лов, изго­тов­лен­ных из био­ло­ги­че­ских материалов.

Био­ло­ги­че­ские мине­ралы или “био­ми­не­ралы” широко рас­про­стра­нены в при­роде повсе­местно, в струк­ту­рах, таких как кости, зубы и ракушки. И имеют отлич­ные форму и свой­ства по срав­не­нию с их син­те­ти­че­скими ана­ло­гами. Клю­че­вая осо­бен­ность био­ми­не­ра­лов в том, что они явля­ются ком­по­зи­ци­он­ными мате­ри­а­лами, изго­тов­лен­ными из неор­га­ни­че­ских мине­раль­ных веществ таких как кар­бо­нат каль­ция, кото­рый содер­жит неболь­шое коли­че­ство орга­ни­че­ского мате­ри­ала, обычно белка.

Полу­че­ние таких струк­тур неве­ро­ятно тру­до­ём­кий про­цесс, их меха­ни­че­ские свой­ства могут сопер­ни­чать с искус­ствен­ными мате­ри­а­лами, такими как кера­мика, кото­рая, как пра­вило, про­из­во­дится в усло­виях высо­ких тем­пе­ра­тур и дав­ле­ний, что дает меньше воз­мож­но­стей для кон­троля свойств мате­ри­ала. Уче­ные заин­те­ре­со­ваны в пони­ма­нии того, как добиться про­из­вод­ства син­те­ти­че­ских мате­ри­а­лов, кото­рые намного эко­ло­гич­нее, чем суще­ству­ю­щие. Сей­час команде под руко­вод­ством про­фес­сора Фионы Мел­друм (Fiona Meldrum), из Уни­вер­си­тета Лидса, уда­лось создать искус­ствен­ные био­ми­не­ралы, в кото­рых про­яв­ля­ются  свой­ства, подоб­ные шипам мор­ского ежа. Учё­ные выра­щи­вали кри­сталлы каль­цита в при­сут­ствии син­те­ти­че­ского поли­мера, нано­ча­стицы кото­рого дей­ствуют как искус­ствен­ные белки. Эти нано­ча­стицы были вклю­чены в архи­тек­туру кри­сталла по мере роста для созда­ния ком­по­зит­ного мате­ри­ала. Иссле­до­ва­тели также про­ве­рили меха­ни­че­ские свой­ства ком­по­зит­ного мате­ри­ала с исполь­зо­ва­нием нано­ин­ден­тера, неболь­шого доло­то­об­раз­ного инстру­мента, кото­рый изме­ряет проч­ност­ные характеристики.

Про­фес­сор Мел­друм: “Этот метод созда­ния син­те­ти­че­ских био­ми­не­ра­лов дает нам уни­каль­ную воз­мож­ность загля­нуть в струк­туру этих неве­ро­ят­ных мате­ри­а­лов и воз­мож­ность про­ана­ли­зи­ро­вать орга­ни­че­ские моле­кулы, вхо­дя­щие в состав кри­стал­ли­че­ской струк­туры на мик­ро­ско­пи­че­ском уровне. Затем мы можем сопо­ста­вить мик­ро­струк­туру и меха­ни­че­ские свой­ства мате­ри­ала”.

Мы обна­ру­жили, что искус­ствен­ные био­ми­не­ралы создан­ные нами на самом деле гораздо слож­нее, чем чистый мине­рал каль­цит, потому что это ком­по­зи­ци­он­ный мате­риал

Соав­тор откры­тия, про­фес­сор Сти­вен Эйх­горна (Stephen Eichhorn), кото­рый только что пере­ехал в уни­вер­си­тет Эксе­тер из Ман­че­стер­ского уни­вер­си­тета, ска­зал: “Био­ло­ги­че­ские при­меры на основе струк­тур кар­бо­ната каль­ция имеют более высо­кую твер­дость, чем мине­раль­ные. При­ме­ча­тельно, что нам уда­лось достичь того же резуль­тата, исполь­зуя «псевдо» син­те­ти­че­ский белок”.

Когда я начал иссле­до­вать меха­ни­че­ские свой­ства мор­ских рако­вин в Ман­че­стере я бук­вально соби­рали их с вед­ром и лопа­той на пляже. Я не пред­по­ла­гал, что мы смо­жем полу­чать мате­ри­алы со схо­жими свой­ствами, сде­лан­ными в лабо­ра­то­рии”. Сей­час иссле­до­ва­тели пыта­ются вос­со­здать пан­цирь, исполь­зуя раз­лич­ные минералы.

Похожие новости

Ответить

Фотогалерея

Войти