科学家创造了一种水上分子纳米马达

美国和英国的研究人员已经开发出一种化合物,该化合物的晶体根据湿度而改变其大小。该研究发表在《自然材料》杂志上,详细介绍了这种新材料如何作为分子纳米马达发挥作用。

科学家创造了一种水上分子纳米马达

水的蒸发和冷凝是强大的过程,其能量尚未以任何方式使用。纽约大学高级研究中心的科学家与格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学的苏格兰同事一起,用简单的生物分子组装了三肽,这种生物分子的晶体会随着湿度的变化而膨胀和收缩。

作者提出,由它们形成的形态晶体产生的机械能可用于各种分子机器和设备中。

该材料由三维立体的肽段组成,在纳米孔中水紧密结合。当湿度下降并达到临界值时,水会从孔中释放出来,从而导致互连网络的强烈压缩。同时,晶体暂时失去了有序的图案,恢复水分后,它们恢复原始形状。

三肽晶体的这种刚性且同时具有柔韧性的行为可以通过以下事实来解释,即三肽晶体的结构类似于网络,其孔单元充满水。同时,可以无限期地重复填充和排出孔的过程-这是一种纳米级永动机,非常高效且环保。

研究人员结合实验室实验和计算机模拟,确定了控制晶体作用的因素。

该文章的第一作者Roxana Piotrowska说:“从本质上讲,我们创造了一种新型的由水蒸发驱动的执行器。通过观察其活动,我们能够确定水反应​​性材料如何有效地将蒸发转化为机械能的基本机制。”

作者认为,这种新材料的一个重要特征是,形成形态的晶体是由构成蛋白质的相同构件制造的,但它们却简单得多,并且可以针对每种特定应用精确调整和合理优化其性能。

使用生物构件来创造这项新技术的美妙之处在于,所生产的晶体具有生物相容性,可生物降解性且价格低廉。

作者强调,在了解有效提取蒸发能量并将其转化为运动机制后,将来有可能开发各种应用程序,例如机器人纳米复合物,机械微型纳米机器。

上一篇:

下一篇:


标签