Химик РУДН создал водоотталкивающую биопленку толщиной в 1 молекулу
Каликсарены — крупные органические молекулы, они состоят из нескольких «ободов» и строением напоминают чашу. Верхний обод чаши гидрофильный, то есть хорошо смачивается водой. Нижний обод — гидрофобный, то есть отталкивает воду. Сами по себе каликсарены используются в качестве вспомогательных веществ в химической промышленности, например, для синтеза полимеров этилена или пропилена. Химик РУДН предложил использовать каликсарены по-новому — он создал из них тонкие пленки толщиной в одну молекулу, которые можно применять, например, как водооталкивающие покрытия.
«Такие двумерные органические пленки могут применяться для создания защитных гидрофобных или антикоррозионных покрытий, в органической электронике и разработке молекулярных фильтров», — кандидат химических наук Алексей Клецков, научный сотрудник Объединенного института химических исследований РУДН.
Для сборки тонкой пленки из одиночных молекул использовали метод Ленгмюра-Блоджетт. Он предназначен для работы с молекулами, у которых есть одновременно и гидрофильная, и гидрофобная части. Если поместить молекулы с такой структурой в воду, они выстраиваются по одной на поверхности жидкости гидрофобной частью вверх. Затем с помощью специальных поршней молекулы «сжимают» на поверхности до нужной плотности и переносят получившуюся пленку на твердую подложку.
Чтобы сделать пленку прочнее, химики РУДН использовали ультрафиолетовое излучение. Его энергии хватает, чтобы разорвать углеводородные цепочки, которые как «усы» тянутся от верхнего и нижнего обода. После того, как в цепочках происходит разрыв, они связываются вновь, но уже с остатками углеводородных цепочек от соседних молекул каликсаренов. В результате молекулы пленки плотно связываются между собой.
Химики РУДН изучили строение образовавшихся пленок с помощью атомно-силового микроскопа и обнаружили, что эффективность ультрафиолетового облучения зависит от длины исходных углеводородных цепей. Наиболее стабильные пленки получились из молекул, имеющих короткие цепи. Ультрафиолетовое облучение упрочняет их. Для молекул с длинными углеводородными цепями облучение ультрафиолетом снижает прочность пленки — на изображении с микроскопа пленка выглядит прерывисто с отдельными замкнутыми скоплениями из нескольких молекул каликсаренов. Ультрафиолетовое излучение не всегда улучшает водоотталкивающее свойство пленки. Химики показали, что в зависимости от строения молекулы, облучение может ухудшать гидфрофобность или не оказывать значимого эффекта. Это важное наблюдение, поскольку пленки предполагается применять в качестве гидрофобных покрытий — от производства дисплеев до автомобильных дорог.
Результаты опубликованы в Materials Today Communications.
Кандидат биологических наук, доцент института экологии РУДН Всеволод Павшинцев разрабатывает инновационную методику, которая позволяет оценивать состояние пресных водоёмов с помощью рыбок данио-рерио и искусственного интеллекта. Проект, поддержанный грантом университета, призван перейти от простого химического анализа воды к пониманию того, как загрязнители воздействуют на живые организмы.
Доцент кафедры наноэлектроники и микросистемной техники РУДН Екатерина Гостева возглавляет междисциплинарный проект по разработке технологии наноструктурирования поверхности имплантатов. Её цель — сделать приживление имплантатов быстрым, надёжным и доступным для самых разных групп пациентов.
В институте экологии РУДН реализуется масштабный междисциплинарный проект в области экологической химии и материаловедения. Учёные работают над созданием высокоэффективных сорбентов на основе природных материалов для обезвреживания опасных загрязнителей окружающей среды.
Проект объединяет фундаментальные исследования на стыке химии, материаловедения и экологии и соответствует стратегическим целям развития науки и технологий Российской Федерации.