Hedvábí z bource morušového, pavoučích sítí či z jiného druhu hmyzu, se používá na výrobu vysoce kvalitních a luxusních látek už od svého objevení v Číně před mnoha tisíci lety. I dnes nachází své využití například v padácích nebo v lékařských nitích. Právě teď se National Science Foundation a její vědečtí pracovníci rozhodli „rozmotat“ některá jeho tajemství a vysvětlit důvody, proč je hedvábí tak super silné.
Výzkumní pracovníci z Centra pro výzkum materiálů na MIT (Massachusetts Institute of Technology) říkají, že klíč k jeho neobvyklé pevnosti, která přesahuje sílu oceli, spočívá v tzv. beta-sheet krystalech – křížově propojených nano-doménách, které drží materiál pohromadě.
Markus Buehler, docent MIT v oddělení civilního a ekologického inženýrství, nedávno se svým týmem pomocí počítačových modelů zkoumal, jak přesně se složky beta-sheet krystalů pohybují a navzájem reagují. Zjistili, že při určování síly hedvábí hraje veledůležitou roli neobvyklé uspořádání vodíkových vazeb – jakési „lepidlo“, které stabilizuje beta-sheet krystaly.
Zjistili, že vodíkové vazby, které obvykle patří mezi nejslabší druhy chemických vazeb, ohromně zesílí, jsou-li vměstnány do prostoru o velikosti několika málo nanometrů. Jakmile jsou dostatečně blízko sebe, začnou vodíkové vazby spolupracovat a mimořádně zesílí. Pokud se navíc jedna vazba přetrhne, stále zbývá mnoho vodíkových vazeb, které mohou přispět k zajištění celkové pevnosti materiálu, protože mají schopnost beta-sheet krystaly obnovit.
Výzkumní pracovníci došli k závěru, že síla hedvábí a jeho tvárnost – schopnost ohnout se nebo krčit bez poškození – je výsledkem specifického uspořádání atomových vazeb. Tvrdí, že dokážeme-li řídit velikost oblasti, ve které vodíkové či jiné chemické vazby fungují, můžeme v budoucnosti výrazně zlepšit vlastnosti materiálů, a to i těch, jejichž stávající chemické vazby jsou velice slabé.
Časopis Nature Materials uveřejnil na internetu tato zjištění 14. března.
Article in English
