Физики из России заставили молекулы склеиваться в треугольные нанокирпичи

6 Марта 2018

МОСКВА, 6 марта Ученые из Омска заставили единые звенья полимерных молекул самостоятельно блокироваться в двумерные нанообъекты, которые физики называют лестницей дьявола, из которых можно собирать стромы любой формы и размеров, говорится в статье, данной в журнале Physical Review B.

Многие сложные объекты жизненный и неживой природы возникли не в результате каких-то осмысленных впечатлений отдельных компонентов клетки или стихий, а благодаря феномену самоорганизации и самосборки. Главной передвигающей силой в этом процессе выступают законы физики и химии, заставляющие простые молекулы объединяться в сложные структуры для достижения равновесия.

Ярким примером этого являются два типа биологических молекул – спирали ДНК и РНК, способные собирать себя, как выражается Стишенко, с атомной точностью, а также болезнетворные белки-прионы, способные копировать себя при попадании в клетки мозга и вызывающие болезнь Альцгеймера и прочие нейродегенеративные заболевания.

Ученые достаточно давно пытаются приспособить оба этих феномена для создания технологий, позволяющих конструировать наноматериалы с четко заданной структурой и свойствами, однако этому мешает то, что пока физики и химики не до конца понимают принципы, управляющие подобными процессами, что вынуждает их отслеживать большую часть таких идей эмпирическим путем. Это требует и большого количества денег, и времени. Физики создали первый самособирающийся квантовый жесткий диск

Стишенко и его коллеги отряди способ избежать этих проблем и расходов, используя в качестве основы для подобных самособирающихся структур физический феномен, который ученые называют лестницей дьявола.

Под этим словом в математике, химии и физике понимается структура, имеющая конечную длину, но бесконечное число ступенек. В их роли в данном случае выступают устойчивые комбинации полимерных жилок, в которые может блокироваться большое, но не безконечное число молекул.

Относительно недавно, как отмечает физик, его команда выяснила, что подобную чертову лестницу можно создать, используя одиночные звенья полимерных молекул, объединенные в пары и прикрепленные к шестиугольной решетке, похожей по устройству на лист графена.

Молекулы полимера, как обнаружили ученые, могут прикрепляться к этим сотам двумя путями – вертикально и горизонтально, благодаря чему их комбинации образуют треугольники разных размеров и формы. Поскольку размеры треугольников могут быть любыми, есть безконечное число способов закрыть ими плоскость листа, что и создает лестницу дьявола.

Изначально, по словам виновников статьи, они проводили расчеты для температур, близких к абсолютному нулю, и поэтому они были не совсем нашёптанным в том, что подобная структура останется стабильной в более реалистичных условиях, при температурах, близких к комнатной или хотя бы к тем, которые господствуют в Антарктике.

Для проверки этого они разработали компьютерную фотомодель подобной чертовой лестницы, которая подтвердила, что она не разрушится при повышении температуры, и помогла им выяснить, что процессом самосборки такой стромы можно легко манипулировать, прячу давление газа.

Как надеются физики из Омска, их открытие даст создать технологии самосборки наночастиц произвольной формы и других конструкций, используя чертову лестницу и содержащиеся в ней треугольные нанокирпичи.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики из России заставили молекулы склеиваться в треугольные нанокирпичи

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин поздравил Валерия Гергиева с днем рождения