Губка оказалась лучшим нанотехнологом, чем человек
Эффективность химических процессов либо фармацевтических средств часто зависит от площади их поверхности. В этом смысле пористые структуры с отверстиями от 2 до 50 нм считаются самыми перспективными.
…Их именуют мезопорами, дабы отличить от микропористых и макропористых, с соответственно различными размерами пор. И как раз они обещают самые перспективные прорывы в области неструктурированных материалов.
Некое время назад Игорь Петер и Злотников Фратцль (Peter Fratzl) из поверхностей Общества и Института коллоидов Макса Планка (Германия) с некоторыми удивлением нашли мезопористый материал, созданный не инженерами, но самой эволюцией — видом Monorhaphis chuni из класса шестилучевых (стеклянных) губок.
Рис. 1. Сегмент приблизительно сантиметровой стеклянной спикулы, применяемой юный Monorhaphis chuni для крепления к дну океана. (Тут и ниже иллюстрации Igor Zlotnikov / MPI of Colloids and Interfaces).
Эти губки живут на дне Индийского и Негромких океанов, формируя на нижней поверхности сантиметровый столбик-спикулу. При его помощи губка прикрепляет себя к океанской тверди. По мере роста существа столбик также возрастает в размерах, достигая время от времени трёх метров.
В середине столбика проходит стеклянная «нить», пронизанная порами диаметром около 5 нм. Любая пора занята яйцеообразной протеиновой молекулой, известной как силикатеин (данный белок участвует в осаждении биогенного кремнезёма). И как раз нахождение в центре каждой поры таковой молекулы делало размеры пор совсем однообразными, а их структуру — в полной мере упорядоченной.
Что особенно принципиально важно, однообразные размеры силикатеиновых молекул — гарантия высокой повторяемости размеров пор, причём, как подчёркивают исследователи, более высокой, чем у синтетических мезопористых материалов. Само собой, потому, что размер пор в неестественный структурах колеблется, они не смогут вырабатывать упорядоченные повторяющиеся объекты, что не хорошо отражается на их качестве.
Рис. 2. Внутренняя структура стеклянной спикулы напоминает картонную упаковку для яиц: в роли яиц — молекулы силикатеина, около которых происходит отложение материала.
«С силикатеином либо его аналогами возможно будет создавать мезопористые материалы со стопроцентно однородными порами и только периодической структурой, — говорит Игорь Злотников. — Это очень полезная черта». на данный момент учёные, применяя те же способы, собираются изучить структуры опорных стеклянных спикул на масштабах, превышающих 100-микрометровые фрагменты.
Отчёт об изучении размещён в издании Advanced Materials.