Hörümçək torunu fırladıqda, onun ipəyi maye halına gəlir və tez bir zamanda poladdan daha möhkəm bir bərk maddəyə çevrilir. Onlar bioloji parçalana bilən və ekoloji cəhətdən təmiz polimerlərlə otaq temperaturunda bu təsirli materialları yaratmağı bacarırlar. Carnegie Mellon-un material alimləri bioloji sistemlərin polimerləri manipulyasiya etmə yollarını və sənaye plastik emalını yaxşılaşdırmaq üçün onların texnikalarını necə götürə biləcəyimizi daha yaxşı başa düşmək üçün bu prosesləri öyrənirlər.

Polimerlərin unikal keyfiyyətlərindən biri onların molekullarının müxtəlif formalara və ya “arxitekturaya” malik ola bilməsidir və bu formalar onların maddi xassələrinə və təkrar istifadəyə yararlılığına böyük təsir göstərə bilər. Polimer zəncirləri molekulyar zəncirlər, mesh kimi şəbəkələr və ya hətta qapalı halqalar əmələ gətirə bilər.

Halqaşəkilli polimerlərin necə davrandığına dair yeni kəşf, polimer alimlərinə daha davamlı materialların dizaynı üçün yeni yollar təqdim etmək potensialını təklif edir. Carnegie Mellon, Sandia National Laboratories və İllinoys Universitetindən (UIUC) tədqiqatçılar qrupu bu tip polimerlər üzərində bu günə qədər ən böyük simulyasiya aparıb və nəzəri proqnozları təsdiqləyərək, halqa polimerlərinin öz-özünə şüşəyə çevrildiyini aşkar ediblər. zəncirləri kifayət qədər uzun olduqda.

Proceedings of the National Academy of Sciences jurnalında dərc olunan araşdırma , polimerlərin formasının açıq simlərdən qapalı halqalara dəyişdirilməsinin molekulların materialın içərisində yığılma və yayılma tərzini tamamilə dəyişdirdiyini göstərir. Tədqiqatçılar tapdılar ki, halqa polimerləri uzandıqca, zəncirlər hərəkət edə bilməyənə qədər ayrı-ayrı zəncirlər getdikcə sıxlaşır və materialın bərkiməsinə səbəb olur. Molekulların formasını açıq simlərdən qapalı halqalara dəyişdirmək kimi sadə hərəkət də plastik fazanı maye haldan bərk hala gətirdi.

https://www.youtube.com/embed/ZKC8D6OviPo?color=whiteKredit: Mühəndislik Kolleci, Karnegi Mellon Universiteti

“Ərinmiş plastiğin bərkiməsi üçün adətən nümunənin temperaturunu soyumağa məcbur oluruq, lakin biz tapdıq ki, sadəcə molekulların formasını üzüklərə çevirmək onların yavaşlamasına və şüşəyə çevrilməsinə səbəb olur” dedi material elmləri üzrə dosent Tomas O’Konnor. və Carnegie Mellonda mühəndislik.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1736322798&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-polymers-solidify-glass-sustainable-material.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yMDUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1736322798205&bpp=1&bdt=127&idt=53&shv=r20250106&mjsv=m202501060101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736322734%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736322734%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1736322734%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7105744487634&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=8&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2579&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42533203%2C95344789%2C95349405%2C31089586%2C95347432&oid=2&pvsid=1932492469850650&tmod=636672950&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-nickel-nucleus-host-elusive-toroidal.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=58

O’Connor və material elmləri və mühəndislik üzrə doktorant Songyue Liu , UIUC-dakı həmkarları tərəfindən hazırlanmış nəzəri proqnozları sınaqdan keçirmək üçün Enerji Departamentinin superkompüterlərində bir ildən çox müddətə genişmiqyaslı molekulyar dinamika simulyasiyalarını həyata keçirdilər. Laboratoriyada gözlənilmədən vitrifikasiya olunmuş saf halqa polimerlərindən hazırlanmış təkrar emal edilə bilən polimer materialı eksperimental olaraq sintez etdikləri qrup tərəfindən əvvəlki tədqiqatlar əsasında qurulmuş simulyasiyalar. Bu yeni nəzəri nəticələr bu təəccüblü davranışı izah edir və təkrar emal edilə bilən siklik polimerlərin dizaynına rəhbərlik etməyə kömək edəcəkdir.

Tədqiqat həmçinin qatlanmış zülallar və DNT-mizi birləşdirən və saxlayan xromosomlar kimi biopolimer sistemlərin davranışına da təsir göstərir. Bu bioloji sistemlər, qrupun tədqiq etdiyi halqa polimerlərinə bənzər ilgəkli strukturları qəbul edir.

O’Connor deyir : “İlməli polimer strukturların bir-birinin ətrafında necə yığılıb qatlandığını başa düşmək materialşünaslıq üçün çox faydalıdır, lakin canlı sistemlərin niyə bu strukturlardan bioloji funksiyaları təmin etmək üçün istifadə etdiyini anlamaq üçün də vacibdir “. “Yeni kəşflər etmək üçün bu fənlər arasında paralellər aparmaq potensialımız var.”

Ətraflı məlumat: Baicheng Mei et al, Yarım elastikliyin, konsentrasiyanın və molekulyar çəkinin makromolekulyar miqyaslı halqa diffuziyasına təsirinin vahid anlayışı, Milli Elmlər Akademiyasının əsərləri (2024). DOI: 10.1073/pnas.2403964121

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları 

Carnegie Mellon Universiteti Material Elmləri və Mühəndisliyi tərəfindən təmin edilmişdir