2834.Введение в супрамолекулярную химию

Следующий уровень сложности при формировании наноструктур− создание наноструктур с определенной морфологией. Здесь биологические концепции самоорганизации наиболее применимы. Идеальную матрицу для создания наноразмерных композиционных материалов представляют, в частности, жидкие кристаллы, позволяющие структурироватьчастицынеорганических фазвпроцессесинтеза.

С помощью приемов биомиметики уже получены отдельные материалы, которые, по мнению ученых, скоро займут свое место в окружении человека. Так, Д. Каплан и его коллеги из Массачусетского университета из двух природных материалов создали новый комбинированный наноматериал, сочетающий в себе гибкость паутины и жесткость кремнезема. Гибридный нанокомпозит отличается высокой жесткостью по сравнению с другими полимерными материалами с использованием таких природных компонентов, как микрофибра и паутина (рис. 4.18).

а

б

Рис. 4.18. АСМ-изображения паучьего шелка до (а) и после (б) нанесения микрочастиц кремнезема

121

Гидрат окиси кремния (или кремнезем) широко встречается в составе экзоскелетов одноклеточных простейших, например диатомей. Также он входит в состав скелета некоторых высших животных и даже растений. Шелк паука − материал на протеиновой основе с высокой гибкостью и упругостью. Одна из особенностей синтеза нового материала – то, что он получается методом самосборки. Для получения гибрида ученым пришлось поработать над исходным природным материалом. Д. Каплан и его коллеги с помощью генной инженерии синтезировали измененный шелк, формирующий не нити, а нанофибру и даже пластины. Далее путем смешивания полученного «пластинчатого шелка» с биокремнеземом (водным раствором микрочастиц диатомовых водорослей) оба материала собирались в тонкие листы сверхпрочного и гибкого гибрида.

Как выяснилось при изучении нового наноматериала под сканирующим электронным микроскопом, прочность ему добавляют эллиптические частицы кремнезема, присоединяющиеся к протеиновым нанофибрам шелка. В ходе исследований оказалось, что можно контролировать размер микрочастиц кремнезема, изменяя прочность и гибкость гибридного композита для получения ряда наноматериалов с различными свойствами.

Список литературы к главе 4

1.Стид Дж. В., Эствуд Дж. Л. Супрамолекулярная химия / пер.

сангл.: в 2 т. – М.: Академкнига, 2007. – Т. 1. – 480 с.; Т. 2. – 416 с.

2.Лен Ж.-М. Супрамолекулярная химия. Концепции и перспекти-

вы. − Новосибирск: Наука, 1998. – URL: http://www.knigka.info/category/ himikal/page/7.

3.Нанотехнологии. Азбука для всех / под ред. Ю.Д. Третьякова. – М.: Физматлит, 2010. – 2-е изд., испр. и доп. – 368 с.

4.Зайцев С.Ю. Супрамолекулярные наноразмерные системы на границе раздела фаз: Концепции и перспективы для бионанотехно-

логий. – М.: Ленанд, 2010. – 208 с.

122

5.Рамбиди Н.Г. Структура полимеров – от молекул до наноансамблей: учеб. пособие. – Долгопрудный: Интеллект, 2009. – 264 с.

6.Васьковский В.Е. Липиды // Соросовский образовательный жур-

нал. – 1997. – №3. – URL: http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/ 276.html.

7.Барсуков Л.И. Липосомы // Соросовский образовательный журнал. – 1998. – № 10. – С. 2–9.

8.Фаворова О.О. Лечение генами − фантастика или реальность? // Соросовскийобразовательныйжурнал. – 1997. – №2. – С. 21–27.

9.Кулаев И.С. Неорганические полифосфаты и их роль на на разныхэтапахэволюции// Соросовскийобразовательныйжурнал. – 1996. –

№2. – С. 28–35.

10.Структура и свойства биологических мембран. Транспорт

веществ в биологических мембранах [Электронный ресурс]. – URL:

http://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=1976.

11. ДНК-нанотехнология. Краткийобзор. – URL: www.nanometer.ru/ 2011/01/19/12954503048946_244051.html.

12.Блюменфельд Л.А. Гемоглобин // Соросовский образова-

тельный журнал. – 1998. – № 4. – С. 33–38.

13.Котельников А.И. Белки как природные наноструктуры. Роль квантовых и динамических факторов в дистанционном переносе электрона в белках // Российский химический журнал. –

2002. – Т. XLVI, № 5. – С. 42–49.

14.Яхонтова Л.К., Зверева В.П. Основы минералогии гипергенеза: учеб. пособие. – Владивосток: Дальнаука, 2000. – 331 с.

15.Ajayan P.M., Schadler L.S., Braun P.V. Nanocomposite Science

and Technology. – Weinheim: WILEY-VCH Verlag, 2003. – 236 p.

16. Новый гибридный нанокомпозит [Электронный ресурс]. –

URL: http://www.fea.ru/FEA_news_769.html.

17. Чирков Ю.Г. Молекулярные контейнеры // Наука и жизнь. – 2010. – № 7. – URL: http://elementy.ru/lib/431120?page_design=print.

123

Учебное издание

Порозова Светлана Евгеньевна

ВВЕДЕНИЕ В СУПРАМОЛЕКУЛЯРНУЮ ХИМИЮ

Учебное пособие

Редактор и корректор Н.А. Панова

Подписано в печать 10.05.2012. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 7,75. Тираж 55 экз. Заказ № 88/2012.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113.

Тел. (342) 219-80-33.

124