カリフォルニア大学バークレー校の研究者チームは、ゴムや愚かなパテなどの柔らかい素材が分子レベルでの変形にどのように反応するかを研究するための新しい技術を開発しました。 Journal Nature Materialsに掲載された調査結果は、幅広いアプリケーションのプロパティが改善された素材を設計およびエンジニアリングする新しい方法につながる可能性があります。
「柔らかい素材は私たちの周りにいたるところにあります」と、研究の著者Ting Xuは述べました。 「それらは、タイヤからおもちゃ、医療用インプラントから食品包装まで、あらゆるものに使用されています。しかし、これまで、これらの材料が変形したときに分子レベルでどのように振る舞うかを研究する良い方法はありませんでした。」
「単一分子力分光法」と呼ばれる新しい手法は、小さなガラス針を使用して個々の分子の機械的特性を調べます。分子の一方の端をガラス針に、もう一方の端を表面に付着させることにより、研究者は分子に力をかけ、それがどのように反応するかを測定できます。
研究者は、単一分子力分光法を使用して、ゴム、愚かなパテ、ゼラチンなど、さまざまな柔らかい材料を研究しました。彼らは、これらの材料がすべて変形に対する同様の反応を示していることを発見しました。
「これは予想外だった」とXuは言った。 「私たちは、柔らかい素材が伸びるにつれてより準拠するようになると考えましたが、反対は真実であることがわかりました。」
研究者は、変形中の軟質材料の硬化は、分子が互いに相互作用する方法の変化によるものであると考えています。これらの材料が伸びると、分子はより整列し、互いに強い結合を形成します。これにより、材料が硬くなります。
この調査の結果は、幅広いアプリケーションのために特性が改善された材料を設計およびエンジニアリングする新しい方法につながる可能性があります。たとえば、研究者は、彼らの発見を使用して、摩耗や裂傷に対してより耐性のある新しい材料を作成するか、組織の修復を促進するために医療インプラントで使用できると述べています。
「私たちは、分子レベルでの柔らかい材料の機械的特性を理解するのに役立つこの新しい技術の可能性に興奮しています」とXuは言いました。 「この知識は、幅広いアプリケーションの特性が改善された新しい材料の開発につながる可能性があると考えています。」
