Los materiales de ajuste para obtener propiedades ópticas y eléctricas óptimas se están volviendo algo común. Ahora, los investigadores y fabricantes pueden ajustar los materiales para la conductividad térmica mediante el uso de una proteína inspirada en el calamar hecha de múltiples repeticiones de ADN.

"Controlar el transporte térmico en tecnologías modernas:refrigeración, almacenamiento de datos, electrónica o textiles:es un problema sin resolver, "dijo Melik Demirel, profesor de ingeniería y mecánica y director, Centro de Investigación sobre Tecnologías Avanzadas de Fibra en Penn State. "Por ejemplo, la mayoría de los materiales plásticos estándar tienen una conductividad térmica muy baja y son aislantes térmicos. Estos biomateriales a base de calamar en los que estamos trabajando tienen baja conductividad a la humedad ambiental, pero pueden diseñarse para que su conductividad térmica aumente drásticamente ".

En este caso, el aumento depende de cuántas repeticiones en tándem hay en la proteína, y puede ser 4,5 veces mayor que los aumentos observados en los plásticos convencionales. Las repeticiones en tándem son cadenas repetidas de ADN que se encuentran en la naturaleza, en este caso, en los dientes del anillo de calamar.

Un uso potencial de esta película de bioproteína podría ser como revestimiento de tela, especialmente para ropa deportiva, dijeron los investigadores. El material podría ser perfectamente cómodo y acogedor en el uso diario. pero cuando se usa para una actividad intensa, el sudor producido por el usuario podría "activar" el interruptor térmico y permitir que la tela elimine el calor del cuerpo del usuario.

Demirel y su equipo han diseñado proteínas sintéticas que siguen el patrón de secuencias repetidas en tándem. Pueden elegir el número de repeticiones que desean e investigar cómo reaccionan las distintas proteínas, en este caso, a la humedad.

"En condiciones ambientales (menos del 35 por ciento de humedad), la conductividad térmica de estas películas proteicas no depende de las unidades repetidas o del peso molecular, y demostrar conductividades térmicas similares a las de los polímeros desordenados y las proteínas insolubles en agua, "los investigadores informan hoy (13 de agosto) en Nanotecnología de la naturaleza .

Sin embargo, cuando las películas están diseñadas para tener una topología molecular más alta, la conductividad térmica salta cuando se vuelven más húmedos, a través de alta humedad, agua o sudor. En colaboración con el equipo de la Universidad de Virginia y NIST, los investigadores encontraron que a medida que aumentaba el número de repeticiones en tándem, la conductividad térmica también lo hizo.

"Debido a que la conductividad térmica en húmedo está relacionada linealmente con el número de repeticiones, podemos programar la cantidad de conductividad térmica en el material, "dijo Demirel." Entonces, podríamos hacer mejores interruptores térmicos, reguladores y diodos similares a dispositivos de alto rendimiento para resolver los problemas en tecnologías modernas como la refrigeración, almacenamiento de datos, electrónica o textiles ".

Cuando el material vuelve a la humedad ambiental normal o baja, el interruptor se apaga, y la proteína ya no conduce el calor con tanta eficacia.