Учёные научились сгибать кристаллы без внешнего воздействия

/ НаукаНовости / Наука

Мочекислый аммоний — соль, которая может образовывать камни в почках, естественным образом изгибается и скручивается в процессе кристаллизации. Автор: University of Houston

От создания гибких гаджетов до улучшения лекарств — искусство сгибания кристаллов преобразует технологии и здравоохранение. В Хьюстонском университете эксперт по кристаллам демонстрирует это, словно фокус.

Джеффри Раймер, профессор химической энергетики имени Авраама Э. Дуклера, показал, как сгибать и скручивать кристаллы без физического воздействия — без прикосновений, толчков, нагрева или облучения, условий, которые обычно требуются для изменения формы.

Вместо этого он использует молекулу под названием таутомер, которая выполняет всю работу, вызывая изгиб и скручивание биогенных кристаллов. В мире кристаллов таутомеры — это «изменчивые» молекулы, способные перемещать свои атомы.

Атом водорода может находиться в одном месте, а затем «перепрыгнуть» в другое, в то время как другие атомы также перемещаются.

Одной из фармацевтических областей, где это открытие может иметь потенциальное значение, является доставка лекарств, поскольку примерно 30 из 200 наиболее популярных препаратов являются таутомерами.

«Здесь мы представляем уникальный случай естественного изгиба без применения внешних сил», — сообщает Раймер в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Работа Раймера выполнялась в Центре передовой кристаллизации биоактивных материалов Уэлча при Хьюстонском университете.

«Это механистическое исследование, показывающее, как таутомерия вызывает контролируемое естественное изгибание и скручивание благодаря минорному таутомеру, который является модификатором роста, вызывающим дефекты в кристаллической структуре (например, двойники, винтовые и краевые дислокации), что приводит к макроскопическим эффектам на свойства материала», — сказал Раймер.

Важность контроля

Понимание и использование гибкости материалов через такие явления, как изгибание и скручивание молекулярных кристаллов, вызывает растущий интерес из-за множества приложений, которые выигрывают от этих свойств, таких как оптоэлектроника, мягкая робототехника, умные датчики и фармацевтика.

«Мы показали, что изгибание приводит к физическим деформациям, которые влияют на растворение, что может повлиять на фармакокинетику при доставке активных фармацевтических ингредиентов», — сказал Раймер.

В работе команда Раймера показала, что степень кривизны можно регулировать, основываясь на тщательном подборе условий роста. Для характеристики происхождения изгиба использовалась комбинация современных методов микроскопии и спектроскопии.

«Наши результаты позволяют лучше понять дефекты, возникающие во время патологической кристаллизации таутомерного материала, и как это явление может привести к уникальным изогнутым, скрученным и дендритным морфологиям, наблюдаемым как в биологических, так и в синтетических материалах», — сказал Раймер. «Возможность избирательно контролировать это поведение открывает широкие возможности для кристаллической инженерии».

Коллегами Раймера по этому проекту были Вэйвэй Тан из Хьюстонского университета; Тамин Янг из Стокгольмского университета; и Цин Ту из Техасского университета A&M.

Больше информации: Weiwei Tang et al, Tautomerism induces bending and twisting of biogenic crystals, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2426814122

Источник: University of Houston

Подписаться на обновления Новости / Наука
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы отключить рекламу

ℹ️ Помощь от ИИ

В статье есть ошибки или у вас есть вопрос? Попробуйте спросить нашего ИИ-помощника в комментариях и он постарается помочь!

⚠️ Важно:

• AI Rutab читает ваши комментарии и готов вам помочь.
• Просто задайте вопрос 👍
• ИИ может давать неточные ответы!
• ИИ не скажет «Я не знаю», но вместо этого может дать ошибочный ответ.
• Всегда проверяйте информацию и не полагайтесь на него как на единственный источник.
• К ИИ-помощнику можно обратиться по имени Rutab или Рутаб.

Топ дня 🌶️


0 комментариев

Оставить комментарий


Все комментарии - Наука