Розгадано таємницю міцності павутини

Вчені пояснили механізм, що лежить в основі унікальних властивостей павутини, яка є надзвичайно міцною і при цьому дуже еластичною.

Робота дослідників опублікована в журналі Nature Materials. Її короткий виклад наведено в прес-релізі Массачусетського технологічного інституту (MIT), повідомляє Газета.ua.

Фахівці вивчають властивості павутини давно, проте до цього моменту їм не вдалося з'ясувати, що визначає її характеристики. Павутина - білкова нитка, окремі ділянки якої мають певну просторову структуру, відому як бета-лист.

Щоб зрозуміти, як павутині вдається поєднувати міцність і еластичність, вчені розробили комп'ютерну модель, яка дозволила їм перевірити безліч варіантів поведінки павутини при розтягуванні. Проаналізувавши різні можливості, фахівці зробили висновок, що окремі ділянки бета-листів покладені на зразок стосу млинців. Окремі "млинці" пов'язані один з одним водневими зв'язками і при цьому можуть мати різну просторову орієнтацію.

Водневі зв'язку - це один із дуже слабких типів хімічних зв'язків. Вони легко рвуться й легко утворюються знову. Однак коли водневих зв'язків багато, сумарна сила виявляється досить значною. Учені встановили, що з'єднані водневими зв'язками стопки млинців здатні довго протистояти зовнішній силі, забезпечуючи всій нитці міцність і еластичність.

Учені знайшли і ще один фактор, що визначає міцність нитки. Виявилося, що оптимальне співвідношення властивостей спостерігається у павутини, у якій окремі "млинці" мають розмір три нанометри. Коли дослідники за допомогою своєї моделі збільшували "млинці" до п'яти нанометрів, нитка ставала крихкою.

На думку авторів, їхня робота має велике практичне значення. Виявлені вченими принципи будови нитки можуть бути реалізовані не тільки для павутини, але і для інших полімерів, що побудовані з органічних молекул.

Обговорити на форумі