(PhysOrg.com) -- Mescola questo liquido trasparente in una fiala di vetro e non succede nulla. Agitare questo liquido, e emergono fogli fluttuanti di strutture simili a proteine, pronto a rilevare molecole o catalizzare una reazione. Questo non è l'ultimo gadget dell'arsenale di James Bond, anzi, l'ultima ricerca degli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del DOE svelando come si autoassemblano fogli sottili di strutture simili a proteine. Questo "agitato, non mescolato" fornisce un modo per aumentare la produzione di questi nanofogli bidimensionali per un'ampia gamma di applicazioni, come piattaforme per il rilevamento, filtrazione e templare la crescita di altre nanostrutture.

“I nostri risultati ci dicono come progettare bidimensionali, materiali biomimetici con precisione atomica in acqua, ” ha detto Ron Zuckermann, Direttore della Struttura di Nanostrutture Biologiche presso la Fonderia Molecolare, una struttura per gli utenti di nanoscienze DOE presso il Berkeley Lab. “Inoltre, possiamo produrre questi materiali per applicazioni specifiche, come una piattaforma per il rilevamento di molecole o una membrana per la filtrazione”.

Zuckermann, che è anche uno scienziato senior al Berkeley Lab, è un pioniere nello sviluppo di peptoidi, polimeri sintetici che si comportano come proteine ​​naturali senza degradarsi. Il suo gruppo aveva precedentemente scoperto peptoidi in grado di autoassemblarsi in corde su nanoscala, fogli e ganasce, accelerando la crescita dei minerali e fungendo da piattaforma per il rilevamento di proteine ​​mal ripiegate.

In questo ultimo studio, il team ha impiegato un abbeveratoio di Langmuir-Blodgett - un bagno d'acqua con pale rivestite in teflon alle due estremità - per studiare come i nanofogli peptoidi si assemblano sulla superficie del bagno, chiamata interfaccia aria-acqua. Comprimendo un singolo strato di molecole peptoidi sulla superficie dell'acqua con queste pale, disse Babak Sanii, un ricercatore post-dottorato che lavora con Zuckermann, "possiamo spremere questo strato fino a una pressione critica e guardarlo crollare in un lenzuolo".

“Conoscere il meccanismo di formazione del foglio ci fornisce una serie di regole di progettazione per realizzare questi nanomateriali su scala molto più ampia, ” ha aggiunto Sani.

Per studiare come lo scuotimento ha influenzato la formazione del foglio, il team ha sviluppato un nuovo dispositivo chiamato SheetRocker per far oscillare delicatamente una fiala di peptoidi da verticale a orizzontale e viceversa. Questo movimento attentamente controllato ha permesso al team di controllare con precisione il processo di compressione sull'interfaccia aria-acqua.

“Durante l'agitazione, il monostrato di peptoidi essenzialmente si comprime, spingendo insieme catene di peptoidi e schiacciandole in un nanofoglio. L'interfaccia aria-acqua agisce essenzialmente come catalizzatore per la produzione di nanofogli con una resa del 95%, ” ha aggiunto Zuckermann. “Inoltre, questo processo può essere generale per un'ampia varietà di nanomateriali bidimensionali”.

Questa ricerca è riportata in un articolo intitolato, “Agitato, non mescolato:crollo di un monostrato peptoide per produrre fluttuanti, nanofogli stabili, ” che appare in Giornale della Società Chimica Americana ( JACS ) e disponibile in JACS online. Co-autore dell'articolo con Zuckermann e Sanii c'erano Romas Kudirka, Andrea Cho, Neeraja Venkateswaran, Gloria Oliviero, Alessandro Olson, Helen Tran, Marika Harada e Li Tan.