סיקור מקיף

הוכן נייר מולקולארי – גביש פולימרי דו-מימדי

ננו-מבנים דו-מימדיים, דמויי דף, משמשים תכופות במערכות ביולוגיות כגון קרומיות תאים, ומאפייניהם הייחודיים נתנו השראה לחומרים מעניינים כגון גרפן. עתה, מדענים מאוניברסיטת ברקלי הכינו את הגביש הפולימרי הדו-מימדי הגדול ביותר עד היום המסוגל להתארגן בעצמו במים. חומר חדשני לחלוטין זה מבטא את המורכבות המבנית של מערכות ביולוגיות המכילות רכיבים שיוכלו לשמש גם בהתקנים תפקודיים.

מפתחי היריעות - רון צוקרמן וקי נאם טאי. צילום: Roy Kaltschmidt מיח"צ מעבדת ברקלי
מפתחי היריעות - רון צוקרמן וקי נאם טאי. צילום: Roy Kaltschmidt מיח"צ מעבדת ברקלי
יריעות אלו, המתארגנות באופן עצמאי, מורכבות מפפטואידים (peptoids, הערך בוויקיפדיה) – פולימרים מהונדסים המסוגלים להתכופף ולהתנודד בדומה לפפטידים, בעודם מאפשרים גמישות של חומרים מלאכותיים. כל אחת מהיריעות הינה בעלת עובי של שתי פרודות בלבד, אך יחד עם זאת בעלת שטח של מאות מיקרומטרים ריבועיים – מעין "דף מולקולארי" שהינו גדול מספיק כך שייראה בעין בלתי-מזוינת. יתרה מכך, שלא כמו בפולימר טיפוסי, בכל אבן-בניין בננו-יריעת הפפטואיד מוצפן "סדר-צעידה" מבני ייחודי – מה שמרמז כי מבנים אלו יוכלו להיבנות באופן מדויק לכל מטרה ויישום. לדוגמא, ננו-דפים אלו יוכלו לשמש לשליטה בזרימתן של פרודות, או לשמש כבסיס לגילוי כימי וביולוגי.

"הממצאים שלנו מגשרים על הפער שבין ביו-פולימרים טבעיים לבין מקביליהם הסינתטיים – בעיה בסיסית בננו-מדע," מסביר Ronald Zuckermann, מנהל היחידה לננו-מבנים ביולוגיים. "כעת אנו מסוגלים לתרגם רצף של מידע בסיסי מחלבונים לפולימרים לא-טבעיים, מה שמוליד ננו-חומרים סינתטיים בעלי מבנים אטומיים מוגדרים ביותר."

אבני-הבניין של הפולימרים הפפטואידיים הינם זולים, זמינים ואחראיים לניצולת גבוהה של תוצרים, בספקם בכך יתרון עצום יחסית לשיטות סינתטיות אחרות. לאחר שניסו מועמדים רבים, החוקרים נתקלו בשילוב הייחודי של אבני-בניין פולימריים שיוצרים באופן עצמאי ננו-דפים פפטואידיים במים.

באמצעות מיקרוסקופ, החוקרים הצליחו לצפות בשרשראות הפולימר הנפרדות בתוככי החומר הפפטואידי, ואכן לאמת כי הן מאורגנות בסדר מדויק ליצירת דפים ואת יציבותן חסרת-התקדים בחשיפה לקרינת אלקטרונים. "העיצוב של פולימרים תפקודיים אלו, שההשראה לגביהם הגיעה מהטבע, ואשר ניתנים להטמעה בתוך קרומיות בעלות מימדים גדולים, מבטאים פרק חדש עבור הכנת חומרים מקוריים," מוסיף החוקר.

"האפשרויות המדעיות הנלוות להישג זה מאתגרות את היצירתיות שלנו, וכן תסייענה לפיתוח מיקרוסקופיה אלקטרונית שתאפשר דימות ישיר של חומרים רכים."

"חומר חדשני זה הינו דוגמא מצוינת לביו-חיקוי מולקולארי ברמות כה רבות, ולבטח יוביל לפיתוחם של יישומים רבים בייצור התקנים, סינתזה ננומטרית ודימות," מוסיף החוקר הראשי.

ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nature Materials.

הידיעה ממכון המחקר

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן