Cientistas desenvolveram um novo tipo de vidro com propriedades únicas e até contraditórias

Preparação fácil de vidro peptídico à temperatura ambiente usando equipamento de laboratório padrão. Crédito: Universidade de Tel Aviv

doi.org/10.1038/s41586-024-07408-x
Credibilidade: 999
#Tecnologia 

Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv (TAU) criaram um novo tipo de vidro com propriedades únicas e até contraditórias, como ser um adesivo forte (pegajoso) e incrivelmente transparente ao mesmo tempo.

Este vidro de formação espontânea poderia influenciar significativamente várias indústrias de alta tecnologia.

O vidro, que se forma espontaneamente quando entra em contato com a água à temperatura ambiente, poderá provocar uma revolução numa série de indústrias diferentes e diversas, como a óptica e a electro-óptica, a comunicação por satélite, a detecção remota e a biomedicina.

O vidro foi descoberto por uma equipe de pesquisadores de Israel e do mundo, liderada pelo estudante de doutorado Gal Finkelstein-Zuta e pelo Prof.Ehud Gazit da Escola Shmunis de Biomedicina e Pesquisa do Câncer da Faculdade de Ciências da Vida e do Departamento de Ciência dos Materiais e Engenharia da Faculdade de Engenharia da TAU.

Os resultados da pesquisa foram publicados recentemente na prestigiada revista científica Nature.

(Da esquerda para a direita): Gal Finkelstein-Zuta e Prof. Ehud Gazit. Crédito: Universidade de Tel Aviv[/caption] u201cO vidro comercial que todos conhecemos é criado pelo rápido resfriamento de materiais fundidos, um processo chamado vitrificaçãou201d diz Gal Finkelstein-Zuta. u201cA organização amorfa semelhante a um líquido deve ser fixada antes de se organizar de maneira mais eficiente em termos energéticos, como nos cristais, e para isso é necessária energia u2013 ela deve ser aquecida a altas temperaturas e resfriada imediatamente. Por outro lado, o vidro que descobrimos, que é feito de blocos de construção biológicos, forma-se espontaneamente à temperatura ambiente, sem a necessidade de energia, como calor ou pressão elevados. Basta dissolver um pó em água, como se fosse um kool-aid, e o vidro se formará. Por exemplo, fizemos lentes com nosso novo vidro. Em vez de passar por um longo processo de lixamento e polimento, simplesmente pingamos uma gota sobre uma superfície, onde

Processo e propriedades do novo vidro

Em nosso laboratório, estudamos a bioconvergência e usamos especificamente as maravilhosas propriedades da biologia para produzir materiais inovadores,- explica o Prof.

Entre outras coisas, estudamos sequências de aminoácidos, que são os blocos de construção das proteínas.

Aminoácidos e peptídeos têm uma tendência natural de se conectarem entre si e formar estruturas ordenadas com um arranjo periódico definido, mas durante a pesquisa descobrimos um peptídeo único que se comporta de maneira diferente de tudo que conhecemos: ele não formou nenhum padrão ordenado, mas um amorfo, desordenado, que descreve o vidro.- No nível molecular, o vidro é uma substância líquida que carece de ordem em sua estrutura molecular, mas suas propriedades mecânicas são semelhantes às do sólido.

O vidro é geralmente fabricado resfriando rapidamente materiais fundidos e congelando-os neste estado antes de cristalizarem, resultando em um estado amorfo que permite propriedades ópticas, químicas e mecânicas únicas – juntamente com durabilidade, versatilidade e sustentabilidade.

Os pesquisadores do TAU descobriram que o peptídeo aromático, que consiste em uma sequência de três tirosinas (YYY), forma um vidro molecular espontaneamente, após a evaporação de uma solução aquosa, em condições de temperatura ambiente.

um adesivo eficaz e altamente transparente. Este vidro que se forma espontaneamente pode influenciar significativamente

O vidro comercial que todos conhecemos é criado pelo resfriamento rápido de materiais fundidos, um processo chamado vitrificação – diz Gal Finkelstein-Zuta.

A organização amorfa semelhante a um líquido deve ser fixada antes de se organizar de uma forma mais eficiente em termos energéticos, como nos cristais, e para isso é necessária energia – deve ser aquecida a altas temperaturas e arrefecida imediatamente.

Por outro lado, o vidro que descobrimos, que é feito de blocos de construção biológicos, forma-se espontaneamente à temperatura ambiente, sem a necessidade de energia, como calor ou pressão elevados.

Basta dissolver um pó em água – como fazer kool-aid, e o vidro se formará.

Por exemplo, fizemos lentes com nosso novo vidro.

Em vez de passar por um longo processo de lixamento e polimento, simplesmente pingamos uma gota sobre uma superfície, onde controlamos sua curvatura – e, portanto, seu foco – ajustando apenas o volume da solução.- As propriedades do vidro inovador da TAU são únicas no mundo – e até se contradizem: é muito difícil, mas pode reparar-se à temperatura ambiente; É um adesivo forte e, ao mesmo tempo, transparente em uma ampla faixa espectral, que vai desde a luz visível até a faixa do infravermelho médio.

Impacto e usos potenciais Esta é a primeira vez que alguém consegue criar vidro molecular em condições simples, – diz o Prof.Gazit, mas não menos importantes do que isso são as propriedades do vidro que criamos.

É um copo muito especial.

Por um lado, é muito forte e, por outro, muito transparente – muito mais transparente que o vidro comum.

O vidro de silicato normal que todos conhecemos é transparente na faixa da luz visível, o vidro molecular que criamos é transparente nas profundezas da faixa do infravermelho.

Isso tem muitos usos em áreas como satélites, sensoriamento remoto, comunicações e óptica.

É também um adesivo forte, pode colar diferentes vidros e, ao mesmo tempo, reparar fissuras que se formam nele.

É um conjunto de propriedades que não existe em nenhum vidro do mundo, que tem um grande potencial na ciência e na engenharia, e conseguimos tudo isso a partir de um único peptídeo – um pedacinho de proteína.-


Publicado em 09/07/2024 01h20

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