Itsestään Tuhoavat Materiaalit Voisivat Luoda Loppuvaahtoa

{h1}

Uusi materiaalinen materiaali innoittaa elämää sellaisten materiaalien luomiseen, jotka helposti itsetuhoavat.

Tämä molekyyli katoaa 10, 9, 8...

Tutkijat ovat luoneet uuden materiaalin, joka yksinkertaisesti tuhoaa tietyn ajan. Prosessi, joka inspiroi tapaa käyttää elämää ja käyttää molekyylejä uudelleen, voisi avata tietä materiaaleille, joita ei tarvitse kierrättää, vaan hajottavat sen sijaan vain määrätyn ajan. Havainto voi johtaa erilaisiin tuotteisiin, mukaan lukien lääkeaineiden luovutustekniikat, transplantaatiovälineet ja värjäävä muste.

Näiden itsetuhoavien molekyylien taustalla oleva salaisuus on se, että ne vaatisivat pienen energiapanoksen, jotta ne pysyisivät hyödyllisessä muodossaan - ilman sitä, ne... peto.

"Ne ovat materiaaleja, jotka eivät halua olla tällaisia ​​materiaaleja, vaan ne olisivat pikemminkin alkuperäisiä rakennuspalikoita", kertoo Saksan teknisen yliopiston kemisti Saksan teknisen yliopiston tutkija-apulaisprofessori Job Boekhoven. "He mieluummin hajottavat ja eivät ole mitään." [Biomimicry: 7 Cool Technologies innoittamana luonteeltaan]

Elämän rakennuspalikoita

Kun ihminen tehdään esineellä, he heittävät sen kaatopaikalle, missä se hajoaa hyvin, hyvin hitaasti; tai ne polttavat sen tuhkaksi; tai ne kierrättävät sen materiaalit prosessoimalla ne laajasti ja palauttamalla ne sitten toimitusketjulle. Kaikki nämä menetelmät tuhoavat valtavan määrän joko materiaaleja tai energiaa.

Mutta elämä ei tuhoa molekyylejä samalla tavalla, lähinnä sen vuoksi, miten se käyttää kemiallisia sidoksia, Boekhoven sanoi.

Esimerkiksi useimmat ihmisen valmistetut kiinteät aineet luodaan käyttäen eräänlaista molekulaarista avioliittoa, jota kutsutaan kovalenttiseksi sidokseksi, jossa atomit jakavat elektroneja. Nämä uskomattoman vahvat sidokset on vaikea hajottaa. Ajattele muovipolymeeriä, joka on valmistettu lämmittämällä maaöljytuotteiden perusrakennelmat. Ne muodostavat kovia hiililinkkejä, joita bakteerit eivät pysty murtamaan, minkä vuoksi muovit eivät ole biologisesti hajoavia.

Mutta elämä perustuu niihin, jotka ovat enemmän kuin rento koukkuja: paljon heikompi molekyyli vuorovaikutus kuten ioni, van der Waals tai vetysidos, Boekhoven sanoi. Esimerkiksi vetysidos, sellainen sähköstaattinen vetovoima, joka löytyy vedestä, jossa molekyylien positiiviset ja negatiiviset päiden kohdat, on 10 kertaa heikompi kuin kovalenttinen sidos, jossa atomeilla on elektronit. Ja van der Waalsin voimat, joissa atomien muuttuvat elektronipilvet muuttuvat hieman uudelleen vähentääkseen repulsioita tai vahvistavat vetovoimaa, häviävät suuremmilla etäisyyksillä.

Elämä tukeutuu myös toiseen keskeiseen tekijään, joka on elintärkeä uusille vanhemmille molekyyleille: molekyylirakenteet elämän käyttötavat ovat aina "tasapainossa", eli ne edellyttävät jatkuvaa virtaa jatkuvan toiminnan ylläpitämiseksi. Ilman tätä ylimääräistä energiaa (esimerkiksi elintarvikkeista) nämä molekyylit lopulta hajottavat itsestään ja palaavat yksinkertaisempaan tilaan.

"Solu tarvitsee jatkuvasti ravinteita ja energiaa", Boekhoven kertoi WordsSideKick.comille. "Muussa tapauksessa se vain hajoaa sen yksinkertaisiin rakennuspalikoihin."

Yksi elämäntavan lähestymistapa on se, että se helpottaa monimutkaisen rakenteen uudelleenkokoamista pienellä energianlähteellä, mikä tarkoittaa, että elämää omaavat molekyylit ovat olennaisesti itse parantavia, Boekhoven sanoi.

Itsetuhoavat molekyylit

Nykyisessä työssä Boekhoven ja hänen kollegansa päättivät ottaa sivulta elämän kokoamista. Tutkijat loivat tämän vuoksi muutamia erilaisia ​​materiaaleja, jotka vaativat energian syöttöä pysymään nykyisissä muodoissaan, joita tutkijat kutsuvat supramolekulaarisille molekyyleille.

Ensimmäinen oli yksinkertainen kolloidi, joka oli tehty pienistä helmiä, joista kukin on vain 1 prosenttia niin suuri kuin ihmisten hiusten halkaisija, Boekhoven sanoi. Lisättäessä polttoainetta miniatyyriset helmet kokoavat kuin helminauhoja, ja ne voidaan virittää kokoamaan ja purkamaan tietyssä järjestyksessä ja tiettyinä aikoina. Boekhoven sanoi, että hän näkee, että näitä aineita käytetään huumeiden toimittamiseen. Esimerkiksi tiettyjen lääkkeiden on ohittava mahahappo, joten jos ne ajastetaan purkamaan vasta sen jälkeen, kun ne ovat kulkeutuneet suoleen, he voivat suojella huumeita, kunnes he saavuttavat halutun sijainnin, Boekhoven sanoi.

Tutkijat testasivat myös pehmeää kiteistä materiaalia, joka tavallisesti läpäisee, mutta muuttuu pilviksi ja läpikuultavaksi, kun polttoainetta kaadetaan päällekkäin. Kun polttoaine loppuu, tummat täplät tulevat jälleen kirkkaiksi. Tiimi arvioi, että tätä materiaalia käytetään kokonaan pyyhittävänä musteena, tutkijat ilmoittivat 18. heinäkuuta Nature Communications -lehdessä.

"Joten voit luoda tilapäisen viestin, joka pyyhkii ennalta määrätyn käyttöiän", Boekhoven sanoi. Tällainen aineisto voisi vähentää dramaattisesti tavallisen paperin käyttöä esimerkiksi laskut, liput ja kuitit, hän sanoi.

Vielä toinen materiaali on muodostettu pitkistä kuiduista, jotka kokoavat itsensä yhteen muodostaen rakenteita, joita voitaisiin jonain päivänä käyttää ankkuroimaan kudossiirto paikalleen, kunnes keho voi ottaa sen vastaan; aineisto hävisi sitten, tutkijat sanoivat.

Jos nämä materiaalit kokoavat ja hajoavat ja tarvitsevat energiaa, niin ne ovat jossain mielessä "eläviä".

Tällä hetkellä yksikään näistä materiaaleista ei todellakaan ole mitään elämää, Boekhoven sanoi. Mutta alan tutkijat alkavat kysyä mitä tarvittavat ainesosat ovat todella itsestään replicating particle, Boekhoven sanoi.

Alun perin julkaistu WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com