Un tipo de superficie molecular que se cree que es extremadamente resbaladiza puede no permanecer así en todas las condiciones, según la nueva investigación de UChicago y Argonne en Science.

El estudio realizado por científicos del Instituto de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional Argonne puede tener implicaciones para quienes intentan aprovechar estas superficies para nuevas tecnologías. como reemplazos de articulaciones o superficies anti-empañamiento.

Los científicos se han interesado mucho en un tipo de formación molecular llamada cepillo de polielectrolitos durante la última década. dijo el coautor del estudio y director del IME Matt Tirrell, porque se cree que hacen que las superficies sean resbaladizas. Estas moléculas, que parecen un campo de pequeños pelos erizados cuando se cargan, se mantienen rectas porque las cargas negativas a lo largo de cada cepillo se repelen entre sí. Moléculas similares recubren nuestras articulaciones y nuestro tracto gastrointestinal.

Pero hasta la fecha Todos los estudios observaron estos pinceles mientras estaban sumergidos en agua pura o agua con iones con solo +1 cargas. Muchas condiciones en el mundo real, como dentro del cuerpo humano, implican la exposición a líquidos con iones multivalentes, aquellos con cargas +2 o +3, como calcio y magnesio, en lugar de solo +1.

Cuando el equipo decidió investigar cómo se comportaban los cepillos en líquidos tan salados, vieron que el resbalón disminuía abruptamente.

"Todo lo que se necesita son cantidades mínimas de estos iones para cambiar completamente la estructura, "dijo el coautor del estudio Juan de Pablo, el Profesor de la Familia Liew en Ingeniería Molecular. "Podríamos esperar ver algún cambio, pero ver cambios tan dramáticos con cantidades tan pequeñas fue una sorpresa ".

Cuando Nick Jackson, becario Maria Goeppert Mayer en Argonne, simuló las reacciones, pudieron ver el drama desarrollarse a nivel molecular.

"Estas sales multivalentes simplemente colapsan todo, ", Dijo Tirrell." Las fuerzas normales entre las superficies en cambio se atraen entre sí, y los pinceles se vuelven pegajosos y se encogen en pequeñas gotas ".

El efecto también empeora cuando los cepillos se aprietan, otra condición común en el mundo real.

Es un efecto sorprendente los científicos dijeron, y es una preocupación para los científicos e ingenieros que intentan convertir los pinceles en tecnología. "Es posible que estos cepillos de polielectrolito no sean realmente los responsables fundamentales de la lubricación de las articulaciones, "Tirrell dijo, o que hay otros efectos en juego que aún no comprendemos completamente.

La simulación se ejecutó parcialmente en Blues, un clúster de computación de alto rendimiento operado por el Centro de Recursos de Computación de Laboratorio en el Laboratorio Nacional de Argonne.