La messa a punto dei materiali per proprietà ottiche ed elettriche ottimali sta diventando un luogo comune. Ora, ricercatori e produttori potrebbero essere in grado di mettere a punto i materiali per la conduttività termica utilizzando una proteina ispirata al calamaro composta da più ripetizioni del DNA.

"Controllo del trasporto termico nelle moderne tecnologie:refrigerazione, archivio dati, elettronica o tessile:è un problema irrisolto, " ha detto Melik Demirel, professore di ingegneria e meccanica e direttore, Centro per la ricerca sulle tecnologie avanzate in fibra a Penn State. "Per esempio, la maggior parte dei materiali plastici standard ha una conduttività termica molto bassa e sono isolanti termici. Questi biomateriali a base di calamari su cui stiamo lavorando hanno una bassa conduttività a umidità ambiente, ma possono essere progettati in modo che la loro conduttività termica aumenti notevolmente".

In questo caso, l'aumento dipende da quante ripetizioni in tandem ci sono nella proteina, e può essere 4,5 volte maggiore degli aumenti osservati nelle plastiche convenzionali. Le ripetizioni in tandem sono stringhe ripetute di DNA che si trovano in natura, in questo caso, nei denti dell'anello di calamaro.

Un potenziale utilizzo di questo film bioproteico potrebbe essere come rivestimento di tessuti, soprattutto per abbigliamento sportivo, hanno detto i ricercatori. Il materiale potrebbe essere perfettamente comodo e accogliente nell'uso quotidiano, ma quando viene effettivamente utilizzato per attività pesanti, il sudore prodotto da chi lo indossa potrebbe "capovolgere" l'interruttore termico e consentire al tessuto di rimuovere il calore dal corpo di chi lo indossa.

Demirel e il suo team hanno progettato proteine ​​sintetiche modellate su sequenze ripetute in tandem. Sono in grado di scegliere il numero di ripetizioni che desiderano e di indagare su come reagiscono le varie proteine, in questo caso, all'umidità.

"In condizioni ambientali, meno del 35% di umidità, la conduttività termica di questi film proteici non dipende dalle unità ripetute o dal peso molecolare, e dimostrare conducibilità termiche simili a polimeri disordinati e proteine ​​insolubili in acqua, " i ricercatori riferiscono oggi (13 agosto) in Nanotecnologia della natura .

Però, quando i film sono progettati per avere una topologia molecolare più elevata, la conducibilità termica salta quando diventano più bagnati, attraverso l'elevata umidità, acqua o sudore. In collaborazione con il team dell'Università della Virginia e il NIST, i ricercatori hanno scoperto che con l'aumentare del numero di ripetizioni in tandem, anche la conduttività termica lo ha fatto.

"Poiché la conduttività termica quando è bagnata è linearmente correlata al numero di ripetizioni, possiamo programmare la quantità di conducibilità termica nel materiale, " disse Demirel. "Allora, potremmo fare migliori interruttori termici, regolatori e diodi simili a dispositivi ad alte prestazioni per risolvere i problemi nelle moderne tecnologie come la refrigerazione, archivio dati, elettronica o tessile".

Quando il materiale ritorna all'umidità ambiente normale o inferiore, l'interruttore si spegne, e la proteina non conduce più il calore in modo efficiente.