Coloque dos grandes, troncos robustos en el lecho de un río, y ayudarán a guiar el agua en una dirección particular. Pero imagínese si el agua comenzara a imitar la rigidez de los troncos además de fluir a lo largo de ellos. Eso es esencialmente lo que sucede en un método de ensamblaje dirigido desarrollado por Marilyn Minus, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial de Northeastern.

En lugar de troncos, Minus usa diminutos nanotubos de carbono y su "agua" puede ser casi cualquier tipo de solución de polímero. Hasta aquí, Ella utilizó el enfoque para desarrollar un material compuesto de polímero que es más fuerte que el Kevlar pero mucho menos costoso y más liviano. En ese caso, el polímero no solo sigue la dirección de los troncos de nanotubos, sino que también imita sus propiedades excepcionalmente fuertes.

Con fondos de un nuevo premio CAREER de la National Science Foundation, Minus ahora está ampliando este trabajo para incorporar más clases de polímeros:materiales ignífugos y moléculas biológicas.

"Con los retardadores de llama, queremos que el polímero de alta temperatura y el nanotubo interactúen, no necesariamente actúa como los nanotubos, "Minus dijo. Esencialmente, quiere que los dos materiales se "comuniquen" pasando calor entre sí, aumentando así el umbral de temperatura de los retardadores de llama y permitiéndoles durar aún más. "El nanomaterial puede absorber ese calor y conducirlo, y básicamente evita que el polímero se queme demasiado rápido, ", explicó." El polímero que estamos usando ya puede soportar temperaturas bastante altas; simplemente lo estamos empujando aún más ".

En el caso del colágeno, la primera molécula biológica a la que Minus ha aplicado su método, Minus espera que el enfoque permita que los nanotubos presten su rigidez al sistema. Dentro del cuerpo, Las moléculas de colágeno se organizan en una matriz compleja que sustenta la estructura de cada una de nuestras células. Pero fuera del cuerpo Los investigadores han tenido grandes desafíos al tratar de recrear de manera confiable esta matriz.

Si los científicos pudieran hacer que el colágeno funcionara fuera del cuerpo de la misma manera que lo hace en el interior, podría proporcionar una plataforma invaluable para probar medicamentos, comprender cómo funcionan los tejidos, e incluso arrojar luz sobre los orígenes de una variedad de enfermedades, Minus dijo.

Basado en su investigación previa, ha descubierto que la clave del éxito al adoptar este enfoque es hacer coincidir el tamaño y la geometría de las nanopartículas de carbono que utiliza con la del polímero en cuestión. Por ejemplo, Las moléculas de colágeno tienen unos 300 nanómetros de largo y 1,5 nanómetros de diámetro. por lo que querrá encontrar un nanotubo que cumpla aproximadamente con esas dimensiones. También querrá usar nanotubos para esta aplicación en lugar de las otras formas de carbono que tiene a su disposición:grafeno, grafito, fullerenos, o incluso pequeñas partículas de nanocarbono, cada una de las cuales ofrece una estructura única.

"Estamos tratando de cambiar la entropía del sistema para que los polímeros se organicen alrededor de los nanomateriales". Minus dijo:"Entonces deberías poder conseguir este efecto".