研究者らは、これまでにないほど光エネルギーを捕らえる能力を持つ新しいシステムを開発し、生み出した可能性があります。そのインスピレーションは自然そのものから来ています。この研究は、ワシントン州立大学と共同でパシフィック・ノースウェスト国立研究所で実施されました。彼らは共同で、将来、太陽光発電やエネルギーバイオイメージングの用途に使用できる可能性のある、非常に効率的な人工光収集システムを開発しました。この研究は、階層的に実用的な有機無機ハイブリッド材料を製造するための困難なハードルを克服するための基礎を提供しました。これらの材料は一般に、強度や靭性など、多くの優れた機能や特性を材料に提供するために不可欠な特定の原子配列を持っています。研究者らは、この成果を成功させるために本当に一生懸命取り組んできました。
こうした階層構造の材料は製造が非常に難しいが、チェンの学際的な科学者チームは専門知識を結集し、特定の配列を持つ分子を合成して、このような特定の配置を形成させた。研究者らは、タンパク質を改変した構造、いわゆるペプトイドを作成し、その一端にケイ酸塩（略して POSS）に基づく精密なケージのような構造を取り付けた。適切な条件下では、これらの分子は 2D ナノシートから作られた完璧な形の結晶に自己組織化することができる。これにより、個々の分子の高い安定性と改善された機械的特性を維持しながら、自然の階層構造に見られるものと同様の、細胞膜のような複雑さの別の層が作成される。チェンは、「材料科学者として、自然は私に多くのインスピレーションを与えてくれます」と語る。「薬物送達の媒体など、特定の機能を果たす分子を設計したいときはいつでも、ほとんどの場合、後で設計をモデル化するための自然の例を見つけます」とチェンは付け加えた。
POSS ペプトイドナノ結晶の製造に成功し、高度なプログラム可能性などの独自の特性を実証した後、研究チームはこれらの特性を活用する方法を検討しています。研究チームは、特定の位置と分子間距離に特定の官能基を持つように材料をプログラムし、これらのナノ結晶が強度と安定性を兼ね備えるようにしました。
