Ни для кого не является секретом, что развитие некоторых
областей науки и техники тесно связано с развитием нанотехнологий. И сейчас
множество групп ученых работает над созданием новых методов упорядочивания
материалов на наноразмерном уровне, вплоть до уровня отдельных атомов и
молекул. Такие наноструктурированные материалы отличаются высокой прочностью,
малым весом, химической активностью и обладают другими уникальными свойствами,
которые не присутствуют у материалов естественного происхождения. Один из необычных
методов производства наноматериалов был разработан учеными из Дартмутского
колледжа, Германия.
И в основе этого метода лежит процесс самосборки структуры
наноматериала, который проходит при помощи и под управлением молекул
специализированных синтетических белков.
"Наша работа служит доказательством
работоспособности технологии, использующей белки в качестве "транспортных
средств", доставляющих к месту сборки необходимые компоненты и управляющие
процессом сборки структуры наноматериала" - рассказывает Георг Григорян
(Gevorg Grigoryan), - "Если мы научимся использовать такой принцип в
промышленных масштабах, то мы сможем производить массу материалов с заранее
заданными свойствами, структура которых будет состоять из соединенных в
определенной последовательности молекулярных "стандартных
блоков"".
Белки представляют собой "умные" молекулы,
структура которых закодирована в геноме каждого живого существа. Белки
различных видов участвуют и организуют все виды молекулярных процессов,
происходящих внутри живых клеток.
Немецкие ученые рассчитали структуру и изготовили
молекулы белка, который в результате цепочки преобразований превращается в
молекулу фуллерена C60, молекулу шарообразной формы, состоящей из 60
соединенных друг с другом атомов углерода. Такой материал обладает целым рядом
уникальных свойств и уже достаточно долго используется в нанотехнологиях
благодаря тому, что он является сверхпроводником при соответствующих условиях,
выдерживает воздействие высоких температур и т.п. Но молекулы фуллерена достаточно
сложно синтезировать при помощи обычных способов и это служит ограничением для
широкого использования данного материала.
Для того, чтобы создать белок, способствующий
формированию структуры молекулы фуллерена, Григоряну и его коллегам пришлось произвести
расчеты сложных математических моделей, описывающих все взаимодействия на
уровне отдельных атомов внутри комплекса белок-фуллерен. Тем не менее, у ученых
все получилось, молекулы белка были синтезированы и под влиянием некоторых
внешних факторов они успешно превратились в молекулы фуллерена.
"Мы научились точно проектировать процесс
самосборки. Теперь нам ничего не стоит разработать синтетические белковые
структуры, которые будут собирать другие нанструктуры, обладающие необходимыми
нам свойствами" - рассказывает Григорян, - "Боле того, в своих
исследованиях мы заметили удивительное явление - во время сборки молекулы
фуллерена вырабатывается электричество, и это указывает на то, что в данном
процессе задействованы не только одни химические процессы".
