Ученые доказали, что ключевую роль в подавлении роста кристаллов льда играет внутренняя структура полимерных наночастиц. Рассказываем, как «мягкие» ядра эффективнее жестких и почему это открытие меняет подход к созданию антифризных материалов.
Замерзание и последующее оттаивание часто наносят непоправимый вред биологическим образцам, тканям и материалам из-за роста кристаллов льда. В природе эту проблему решают специализированные белки-антифризы. Ученые давно пытались воспроизвести механизм их действия с помощью синтетических материалов, но все их усилия были сосредоточены на том, как молекулы взаимодействуют со льдом на своей поверхности.
Новое исследование подсветило иную сторону вопроса, перенеся фокус на то, что происходит внутри. Группа ученых под руководством профессора Мэтью Гибсона в сотрудничестве с профессором Стивом Армесом из Шеффилдского университета доказала, что ключевую роль в контроле роста льда играет не внешняя поверхность, а внутренняя структура полимерных наночастиц, пишет Phys.org.
Команда создала целую библиотеку наночастиц с помощью технологии самосборки. Каждая частица состояла из внешнего слоя, контактирующего с водой, и скрытого внутреннего ядра. К удивлению исследователей, именно химический состав ядра оказался решающим фактором. Частицы с «мягкими» ядрами демонстрировали значительно более высокую активность, эффективно подавляя перекристаллизацию льда, в то время как частицы с более жесткими ядрами были менее действенны. Более того, химическая фиксация внутренней структуры полностью устранила эту способность.
Источник: hi-tech.mail.ru