Разработка процесса, позволяющего производить большое
количество наноструктур, таких как нанотрубки, с идентичными параметрами,
является достаточно сложным делом, требующим чрезвычайно высокой точности
поддержания всех параметров процесса. В течение нескольких последних лет ученые
из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли изучали различные виды
полимеров, относящихся к классу пептидов, и наконец им удалось обнаружить целое
семейство синтетических полимеров, которые, будучи помещенными в воду,
самостоятельно формируют прозрачные полые нанотрубки, диаметром в 100
нанометров и такой же длины.
"Создание однородных структур в больших количествах
является "камнем преткновения" современных нанотехнологий" -
рассказывает Рон Цукерман (Ron Zuckermann), ученый из лаборатории Лоуренса, -
"Производство большого количества нанотрубок, диаметр и длину которых
можно определять на этапе производства, может привести к появлению совершенно
новых технологий фильтрации и опреснения воды, к примеру".
Исследователи были сосредоточены на изучении особого
вида пептидов, носящего название diblock copolypeptoid. Эти органические
вещества имеют тенденцию хорошо связываться с ионами лития и поэтому на их
основе могут быть созданы новые составы электролита для аккумуляторных батарей.
Проводя исследования в этом направлении, ученые обнаружили, что в водном
растворе определенных типов пептидов спонтанно формируются полимерные
нанотрубки.
Пока ученым еще неизвестны все тонкости процесса, в
результате которого в растворе формируется очень большое количество абсолютно
идентичных наноструктур. Дальнейшие исследования в данном направлении позволят
выяснить все тонкости, что даст ученым в руки "рычаги управлении",
при помощи которых можно будет управлять диаметром, длиной и химическим
составом производимых нанотрубок путем изменения некоторых параметров. Но уже
сейчас учеными известно, что полимерные нанотрубки самособираются в растворе без
присутствия различных нано-помощников, таких, как электростатические
взаимодействия или молекулярные сети с водородными связями.
"Мы не ожидали, что достаточно сложные
наноструктуры можно собрать без помощи дополнительных "костылей",
которые делают традиционные методы производства чрезвычайно дорогими" -
рассказывает Рон Цукерман, - "Нам уже удалось выяснить, что химические
взаимодействия, которые скрепляют части нанотрубок, достаточно просты. И самым
интересным является то, что нанотрубки формируются только в присутствии двух
пептидов, гидрофобных, отталкивающих воду, и гидрофильных. Химические свойства
этих пептидов кардинально отличны, и, по всей видимости, именно это является
"двигателем" процесса формирования нанотрубок".
В своих дальнейших исследования ученые продолжат
эксперименты с другими видами пептидов и это, как они надеются, даст им в руки
возможность управления характеристиками создаваемых нанотрубок и возможности
сборки наноструктур другой формы и размеров.
