Природа учит учёных более эффективно улавливать свет

Исследователи потенциально создали и создали новую систему, способную улавливать световую энергию, как никогда раньше, а вдохновение исходит от самой природы. Исследование проводилось в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в сотрудничестве с Университетом штата Вашингтон. Вместе они разработали высокоэффективную систему сбора искусственного света, которая может быть использована в будущем в приложениях фотоэлектрической и энергетической биовизуализации. Исследование заложило основу для преодоления сложных препятствий на пути производства иерархически практичных органо-неорганических гибридных материалов. Эти материалы обычно имеют определенное расположение атомов, которое важно для обеспечения многих исключительных функций и свойств материала, таких как прочность и ударная вязкость. Исследователи действительно усердно работали над этим, чтобы добиться успешного результата.

Хотя эти типы материалов с иерархической структурой чрезвычайно сложны в производстве, многопрофильная группа ученых Чена объединила свои экспертные знания, чтобы синтезировать молекулу с определенной последовательностью, чтобы сформировать такую ​​​​специфическую структуру. Исследователи создали модифицированную белковоподобную структуру, так называемый пептоид, и прикрепили к одному концу точную клеточную структуру на основе силиката (сокращенно POSS). При правильных условиях эти молекулы могут самособираться в кристаллы идеальной формы, состоящие из 2D-нанолистов. Это приводит к созданию еще одного сложного слоя, подобного клеточной мембране, аналогичного тому, который встречается в естественных иерархических структурах, при сохранении высокой стабильности и улучшенных механических свойств отдельных молекул. «Как учёного-материалиста, природа вдохновляет меня», — говорит Чен. «Всякий раз, когда я хочу спроектировать молекулу, которая будет выполнять что-то конкретное, например, средство доставки лекарств, я почти всегда нахожу естественный пример для дальнейшего моделирования своих проектов», — добавил Чен.

После успешного изготовления нанокристаллов пептоидов POSS и демонстрации их уникальных свойств, включая высокую программируемость, команда теперь пытается воспользоваться этими свойствами. Они запрограммировали материал так, чтобы он имел определенные функциональные группы в определенных местах и ​​на определенных межмолекулярных расстояниях, чтобы эти нанокристаллы сочетали в себе прочность и стабильность.