تُستخدم الهياكل النانوية ثنائية الأبعاد الشبيهة بالصفائح بشكل متكرر في الأنظمة البيولوجية، مثل أغشية الخلايا، وقد ألهمت خصائصها الفريدة مواد مثيرة للاهتمام، مثل الجرافين. الآن، قام علماء من جامعة بيركلي بإعداد أكبر بلورة بوليمر ثنائية الأبعاد حتى الآن قادرة على التجميع الذاتي في الماء. تعبر هذه المادة المبتكرة تمامًا عن التعقيد الهيكلي للأنظمة البيولوجية التي تحتوي على مكونات يمكن استخدامها أيضًا في الأجهزة الوظيفية.
يوضح رونالد زوكرمان، مدير وحدة الهياكل النانوية البيولوجية: "إن النتائج التي توصلنا إليها تسد الفجوة بين البوليمرات الحيوية الطبيعية ونظيراتها الاصطناعية - وهي مشكلة أساسية في علم النانو". "نحن الآن قادرون على ترجمة سلسلة من المعلومات الأساسية من البروتينات إلى بوليمرات غير طبيعية، مما يؤدي إلى ظهور مواد نانوية اصطناعية ذات هياكل ذرية محددة للغاية."
إن اللبنات الأساسية للبوليمرات الببتويدية رخيصة الثمن ومتاحة ومسؤولة عن الاستخدام العالي للمنتجات، وهو بلا شك ميزة كبيرة مقارنة بالطرق الاصطناعية الأخرى. وبعد تجربة العديد من المرشحين، عثر الباحثون على المزيج الفريد من وحدات البناء البوليمرية التي تشكل بشكل مستقل صفائح بيبتويدية نانوية في الماء.
وباستخدام المجهر، تمكن الباحثون من ملاحظة سلاسل البوليمر المنفصلة داخل المادة الببتويدية، والتحقق بالفعل من تنظيمها بترتيب دقيق لتكوين الصفائح وثباتها غير المسبوق عند تعرضها لإشعاع الإلكترون. ويضيف الباحث: "إن تصميم هذه البوليمرات الوظيفية، التي جاء الإلهام لها من الطبيعة، والتي يمكن دمجها في أغشية ذات أبعاد كبيرة، يعبر عن فصل جديد في تحضير المواد الأصلية".
"إن الإمكانيات العلمية المرتبطة بهذا الإنجاز تتحدى إبداعنا، وستساعد أيضًا في تطوير المجهر الإلكتروني الذي سيسمح بالتصوير المباشر للمواد اللينة."
ويضيف الباحث الرئيسي: "تعد هذه المادة المبتكرة مثالًا ممتازًا للمحاكاة الحيوية الجزيئية على العديد من المستويات، وستؤدي بالتأكيد إلى تطوير العديد من التطبيقات في تصنيع الأجهزة، والتوليف النانوي والتصوير".
ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية Nature Materials.
