Un grupo de investigadores del MIT ha desarrollado una nueva clase de moléculas pequeñas que se agrupan espontáneamente en nanofibras más fuerte que el acero.
El equipo dice que es probable que sus sorprendentes hallazgos se apliquen a una amplia variedad de casos de uso diferentes, incluida la tecnología de baterías y la descontaminación del agua. Sus hallazgos fueron publicados el 21 de enero en Nanotecnología de la naturaleza.
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Salsa secreta para el autoensamblaje
El material del grupo MIT sigue el modelo de una membrana celular, cuya parte exterior es «hidrófila», lo que significa que es estable en agua. La parte interior, sin embargo, es «hidrofóbico, «lo que significa que evita el agua.
Esta es la salsa secreta del material, Julia Ortony, profesora asistente en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales (DMSE) del MIT, explica, ya que «proporciona una fuerza impulsora para el autoensamblaje».
Las moléculas están orientadas a disminuir las interacciones entre la parte hidrofóbica y el agua, haciendo que asuman una forma a nanoescala.
Inspiración de kevlar
Luego, los investigadores desarrollaron una forma de evitar que toda la estructura colapsara cuando se secara, como sería el caso normalmente.
Un método para ralentizar las moléculas, señala Ty Christoff-Tempesta, estudiante de doctorado y primer autor del artículo, «es lograr que se aferren entre sí con más fuerza que en los sistemas biológicos».
Como explica Christoff-Tempesta, esto se puede lograr a través de una densa red de fuertes enlaces de hidrógeno que unen las moléculas:
«Esto es lo que le da a un material como el Kevlar, construido con las llamadas ‘aramidas’, su estabilidad y resistencia química», dice en un presione soltar.
‘Más fuerte que el acero’
El equipo incorporó esta idea al diseño de una molécula con tres componentes principales: una parte exterior que le gusta interactuar con el agua, aramidas en el medio para unirse y una parte interior que tiene una fuerte aversión al agua.
Los investigadores se decidieron por una molécula que generaba cintas largas de nanómetros de espesor. Al medir la resistencia y rigidez de las nanofibras, después de incluir las interacciones de estilo Kevlar entre las moléculas, encontramos que las nanofibras eran sorprendentemente más fuertes que el acero.
El equipo dice que todavía está en el proceso de encontrar aplicaciones para su nuevo y emocionante material, aunque se puede utilizar para extraer metales pesados como plomo o arsénico de agua contaminada, o se utiliza para aumentar significativamente la eficiencia de dispositivos electrónicos y baterías.
