Self-byeenkoms, Biomimetic saamgestelde besit ongewone elektriese eienskappe

"Nature weet hoe om te gaan van die klein, atoomskaal om groter skaal," sê Melik Demirel, professor van ingenieurswetenskap en meganika en houer van die Lloyd en Dorothy Foehr Huck voorsitter in Biomimetic Materials. "Ingenieurs gebruik mengreëls om eienskappe te verbeter, maar is beperk tot 'n enkele skaal. Ons het nog nooit afgegaan na die volgende vlak van hiërargiese ingenieurswese. Die sleutel uitdaging is dat daar duidelik magte op verskillende skale van molekules om grootmaat. "

Composites, per definisie, is saamgestel uit meer as een komponent. Mengsel reëls sê dat, terwyl die verhoudings van een komponent na 'n ander kan wissel, is daar 'n beperking op die fisiese eienskappe van die saamgestelde. Volgens Demirel, het sy span gebreek dat limiet, ten minste op die nanoskaal.

"As jy 'n uitvoering van polimeer saamgestelde die bedrae van polimeer en metaal saamgestelde word beperk deur die oppergesag van die mengsels," sê Demirel. "Die reëls regeer alles oor die matriks en toevoeg. Ons het materiaal, 'n Biopolymer en 'n atomies dun geleidende materiaal, laat hulle te organiseer deur self vergadering, en breek die oppergesag van die mengsels."

materiaal die span se is saamgestel uit 'n Biomimetic polimeer gebaseer op tandem herhaal proteïene vervaardig deur gene duplisering en geïnspireer deur die struktuur van inkvis ring tande proteïene, en die uitvoer van titanium metaal 2D MXene, 'n slegs 'n paar-molekules-dik laag van metaal. Hierdie lae saamgestelde versamel self en die polimeer bemiddel die afstand tussen die metaal lae. Deur die gebruik van genetiese ingenieurswese van tandem herhaal proteïene, 'n Biopolymer dat 'n bewaarde volgorde herhaal, kan die navorsers die inter-laag afstand van die uitvoer van lae beheer sonder om die saamgestelde breuke. doel het die navorsers 'is om self-samestelling materiaal te skep met 'n ongekende beheer oor hul fisiese eienskappe met behulp van sintetiese biologie.

Omdat die polimeer versamel self tot 'n kruis-gekoppelde netwerk, kan die matriks-tot-toevoeg verhoudings in klein areas die mengsel reëls te breek, en die elektriese eienskappe van die lae wesenlike veranderinge. Die navorsers rapporteer die resultate van hul werk in 'n onlangse uitgawe van ACS Nano.

Dit Biomimetic polimeer metaal saamgestelde kan beide buigsaam en geleidende in die behoorlike grootmaat mengsels wees. Op die mikroskopiese skaal, wanneer die strukturele simmetrie is gebreek, elektriese geleiding is afhanklik van rigting.

"Wat is uniek maak, is dat dit nou kan jy in-vliegtuig elektriese geleiding kry wat verskil van out-of-vliegtuig geleiding," sê Demirel.

Solank as wat die huidige gaan langs die vliegtuig van die 2D materiaal lae, die geleiding is lineêre, maar as die huidige gerig oor die lae, die geleiding word nie-lineêre.

"Nou kan ons 'n stoor toestel maak," sê Demirel. "Ons kan ook maak diodes, skakelaars, reguleerders en ander elektroniese toestelle. Ons wil materiaal wat ontwerp is met die gewenste eienskappe vir die bou van nuwe funksies, wat moeilik is om te bereik of voorheen onbereikbaar is nie."

bron: Penn State. "Self-assembling, biomimetic composites possess unusual electrical properties." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200604171208.htm>.