Команда сообщила об этом первом в мире примере обратимого инициируемого светом процесса складывания полимеров в одноцепочечные наночастицы в ведущем журнале Королевского химического общества, химические науки.
Исследование было проведено ведущим автором и докторантом QUT Даниэлем Кодура, с научным сотрудником Австралийского исследовательского совета QUT (ARC) DECRA доктором Хендриком Фришем, доктором Аней Гольдманн, аспирантом Фабианом Блуссером и лауреатом ARC профессором Кристофером Барнер-Коволликом из Soft Matter.
Лаборатория материалов в Центре материаловедения QUT в сотрудничестве с профессором Филипом Дю Пре и доктором Ханнесом Хоуком из группы исследований химии полимеров Гентского университета, Бельгия.
«Мы обратились к белкам, которые представляют собой биологические полимеры, которые обеспечивают большую часть химии в клетках нашего тела и необходимы для жизни, и имитируют с помощью синтетических полимеров один из способов функционирования белков», – сказал г-н Кодура.
Белки – это большие сложные молекулы аминокислот, которые соединены друг с другом в длинные цепи, и эти цепи естественным образом складываются, иногда с помощью вспомогательной молекулы, в трехмерную структуру, которая выполняет такую функцию, как заставляет ваши мышцы двигаться.
«Мы использовали зеленый светодиод в качестве помощника для складывания синтетических полимерных цепей в структуру», – сказал он. «Свет был топливом для процесса и, что немаловажно, он также поддерживал стабильность конструкции.
Пока горел свет, конструкция сохраняла форму. Без света, в темноте и при комнатной температуре конструкция расслаблялась и раскладывалась."
«Это никогда не было достигнуто раньше», – добавил д-р Фриш. "Кроме того, сложение цепей со светом в структуру, а затем их разворачивание в темноте можно успешно повторить несколько раз."
Профессор Кристофер Барнер-Коволлик сказал, что химический процесс «сродни собственному живому процессу»."
"Живые организмы должны потреблять источник энергии, например свет, чтобы выжить, и эта трехмерная структура такая же. Он потребляет свет в качестве топлива для поддержания себя », – сказал он.
"Это пример фундаментальной, поучительной науки.
Он показывает, что возможно, когда вы используете взаимодействие света и тьмы для сложных макромолекулярных конструкций."
Доктор Гольдманн сказал, что в то время как ученые показали, как складывать химические субстраты с помощью света в структуру до того, как «она всегда была навсегда заперта в ней».
Это первый пример действительно светостабилизированной трехмерной однонитевой полимерной структуры."
Фундаментальный принцип, лежащий в основе химического процесса, тот же, что члены команды использовали ранее при создании того, что они назвали светостабилизированными динамическими материалами (LSDM) – нового класса материалов.
«То, что мы создали ранее, можно было увидеть и потрогать», – сказали профессор Дю Пре и доктор Хоук. «Это другое дело, и оно касается преобразований на уровне одной цепи, то есть нанометрового размера, который может составлять до одной миллиардной метра, или в 100 000 раз меньше человеческого волоса."