Chwytanie nanostruktur węglowych w peptydowe żele
Materiały hybrydowe pozwalają na połączenie znanych cech każdego z materiałów składowych i uzyskanie nowych funkcji oraz właściwości. Ostatnio udało się połączyć ogromną różnorodność architektur żeli supramolekularnych z innymi jednostkami i uzyskać czułość na światło i związki chemiczne, która pozwala wykorzystać je w czujnikach i siłownikach. Finansowany ze środków UE zespół badawczy opracował nowy żelowy system hybrydowy przeznaczony do zastosowań optoelektronicznych w ramach projektu "Pi-electronic gel hybrids: Towards smart photoactive nanomaterials" (GELBRID) . Miękkie materiały oparte na cząsteczkach z podstawionymi peptydami zostały zhybrydyzowane z nieorganicznymi nanocząsteczkami (odmianami alotropowymi) węgla. Barwniki skwarynowe to odmiana barwników organicznych silnie pochłaniających fale elektromagnetyczne z zakresu od światła widzialnego do bliskiej podczerwieni. Są one przedmiotem intensywnych badań w dziedzinie czujników i ogniw słonecznych. W omawianych przełomowych badaniach przeprowadzono demonstrację wzbudzanego sonikacją żelowania funkcjonalizowanego peptydami barwnika skwarynowego, którą przyspieszono poprzez dodanie małych ilości jednościennych nanorurek węglowych. Szeroko zakrojone badania za pomocą spektroskopów i mikroskopów umożliwiły poznanie mechanizmów samoorganizacji. Wyniki tych prac otwierają drogę ku możliwości racjonalnego projektowania oraz prostego, taniego wytwarzania nanostrukturalnych materiałów hybrydowych wykonanych ze skwaryny i form alotropowych węglach, takich jak fulereny, nanorurki węglowe i grafen. Dalsze odkrycia powinny doprowadzić do powstania urządzeń optoelektronicznych o nowych, niezwykłych właściwościach. Innym obszarem badań była zdolność jednostek peptydowych do tworzenia dwukierunkowych wiązań wodorowych, co umożliwia łączenie materiałów półprzewodnikowych typu p oraz typu n. Zespół przeprowadził demonstrację samoorganizacji do spiralnej nanostruktury żelowej peptydu typu p sprzężonego (słabo związanego) z materiałami typu n, takimi jak fulereny i diimidy perylenu. Badania przewodności wykazały, że wykorzystanie materiałów typu n pozwala zwiększyć ruchliwość nośników ładunku oraz czas życia nośników w żelu. Uczestnicy projektu GELBRID poczynili istotne postępy w pracach nad zaprojektowaniem i wytworzeniem nowych żelowych materiałów hybrydowych, które mają szansę znaleźć zastosowanie w urządzeniach optoelektronicznych. Dzięki połączeniu samoorganizacji peptydów z nowymi właściwościami oferowanymi przez nanostruktury węglowe, te innowacyjne nanomateriały mogą umożliwić stworzenie udoskonalonych i tańszych ogniw słonecznych, które przyczynią się do realizacji ambitnych założeń w UE w sprawie źródeł energii odnawialnej. Wyniki badań mogą też znaleźć zastosowanie w wielu innych dziedzinach, od czujników po biomedycynę.
