Un team di scienziati dei materiali dell’Università di Tel Aviv e dell’Università Ben-Gurion del Negev, entrambe in Israele, in collaborazione con un collega del California Institute of Technology, negli Stati Uniti, ha scoperto che mescolando un certo peptide con acqua si ottiene la creazione di un vetro autoassemblante e autoriparante.
L’invenzione “accidentale” di un vetro autoassemblante e autoriparante
Mentre studiavano le proprietà di altre proteine, il gruppo si è imbattuto nella scoperta, che è stata pubblicata su Nature Communications. Silvia Marchesan, dell’Università di Trieste, in Italia, ha pubblicato un articolo News and Views nello stesso numero della rivista, delineando il vetro autoassemblante e autoriparante appena ritrovato e i possibili usi per esso.
In questo nuovo studio, il gruppo di ricerca stava studiando la possibilità di utilizzare peptidi corti come sostituti dei componenti convenzionali di macromolecole complesse. Come parte di questo lavoro, hanno lavorato con una molecola dipeptide costituita da due residui di fenilalanina quando hanno scoperto che mescolandola con nient’altro che acqua portava alla creazione di un tipo di vetro amorfo supramolecolare autoassemblante mentre l’acqua evaporava a temperatura ambiente .
La cosa più sorprendente della scoperta è che l’autoassemblaggio dei peptidi in passato ha generalmente portato alla creazione di materiali con una struttura cristallina, qualcosa che non sarebbe trasparente e quindi nemmeno vicino al vetro.
Lo studio
Dopo aver scoperto il nuovo tipo di vetro autoassemblante e autoriparante, i ricercatori hanno iniziato a studiarne le proprietà. Hanno scoperto che oltre a costruirsi automaticamente, il vetro era appunto sia autoriparante che adesivo, nonostante fosse altamente rigido.
È risultato anche estremamente forte. I ricercatori hanno scoperto che era trasparente come il vetro tradizionale e ulteriori indagini hanno dimostrato che il vetro autoassemblante e autoriparante potrebbe essere utilizzato per realizzare lastre di vetro e rivestimenti per creare superfici idrofile.
I ricercatori hanno anche scoperto che potrebbe essere utilizzato per realizzare oggetti che richiedono precisione, come lenti ottiche che potrebbero essere utilizzate per un’ampia gamma di scopi di ingrandimento.
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Il gruppo di ricerca ha dichiarato che ulteriori test potrebbero portare a un’ampia varietà di usi per il vetro autoassemblante e autoriparante, sottolineando che il nuovo tipo di vetro non richiede molta energia per essere prodotto come è tipico della maggior parte dei bicchieri ora in uso commerciale.
Conclusioni
Nonostante la sua struttura disordinata simile a un liquido, il vetro presenta proprietà meccaniche simili a quelle di un solido. La formazione di materiale vetroso avviene per vetrificazione, impedendone la cristallizzazione e favorendo una struttura amorfa.
Il vetro è fondamentale in diversi campi della scienza dei materiali, grazie alle sue proprietà ottiche, chimiche e meccaniche uniche, nonché alla durabilità, alla versatilità e alla sostenibilità ambientale. Tuttavia, progettare un materiale vetroso senza comprometterne le proprietà è una sfida.
Il vetro autoassemblante e autoriparante è stato sviluppato dall’auto-organizzazione spontanea del breve tripeptide aromatico YYY iniziata dalla reticolazione non covalente con acqua strutturale. Questo sistema combina in modo univoco insiemi di proprietà spesso contraddittorie, è altamente rigido ma può subire una completa autoriparazione a temperatura ambiente.
Infine, il vetro autoassemblante e autoriparante è un adesivo estremamente forte ma è trasparente in un ampio intervallo spettrale dal visibile al medio infrarosso. Questo eccezionale insieme di caratteristiche si osserva in un semplice vetro peptidico bioorganico composto da amminoacidi naturali, che presenta un materiale multifunzionale che potrebbe essere altamente vantaggioso per varie applicazioni nel campo della scienza e dell’ingegneria.
