Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Удивительные свойства паутины продолжают удивлять ученых.

29.07.2016 в 19:52

Мы уже давно знаем, что паутина является по-настоящему удивительным материалом, однако ученые по-прежнему продолжают находить еще более потрясающие свойства и особенности у этих тончайших шелковых нитей. Например, совсем недавно международная группа исследователей обнаружила, что паутина разделяет полезные свойства с полупроводниками. Правда, вместо того чтобы работать с электронами, ее можно использовать для манипуляции звука и тепла.


Как описывается в статье журнала Nature Materials, паутина может блокировать определенные квазичастицы звука (называются "Фононы") разной степени частоты аналогично тому, как полупроводники могут блокировать определенные электроны.

"Есть определенный диапазон частот, которые можно блокировать. В случае если передавать звук определенной частоты, то он не пройдет через этот материал", - говорит соавтор исследования Эдвин Томас из университета райса.

Этот эффект носит название "Ширина Запрещенной Зоны" и позволяет ученым эффективно "настроить" материалы с таким свойством для самых различных целей. Фотонные кристаллы, такие как опал, например, образующиеся в природе, проделывают тот же самый трюк, но с волнами света. Конечно, фотонные кристаллы могут воздействовать аналогичным образом и на звук, однако это первый случай, когда такая особенность была обнаружена у паутины.

Паутина может быть прочнее стали и способна растягиваться, как резина. Вот поэтому многие ученые пытаются найти способ эффективного заимствования ее свойств в таких материалах, как кевлар и нейлон. Помимо этого, паутина обладает свойством липкости, натуральными антимикробными свойствами, она гипоаллергенная и биоразлагаемая.

Всем этим удивительным свойствам этот материал своей кристаллической структуре обязан. Внутри каждой нити находятся еще более тонкие нити, которые усиливают ее прочность и позволяют растягиваться. 70 процентов материала состоит из глицина, однако в состав также входят аланин и Серин. Один из этих компонентов обладает более упорядоченной структурой, а другой - менее упорядоченной. Эта разница и делает паутину такой прочной.

Благодаря вибрациям нитей, пауки могут чувствовать, когда паутина повреждается или в нее попадает очередная жертва. Удивительно, но разница частот этих вибраций указывает паукам на то, что именно происходит с их паутиной.

Когда Томас и его команда исследовали микроструктуру паутины, ученые обнаружили, что растягивание или, наоборот, ослабление натяжения более мягких цепочек, соединяющихся с более прочными цепочками кристаллов протеинов в нити, также изменяет и их акустические свойства. Ученые пришли к выводу, что контролировать ширину запрещенной зоны можно простым натяжением нити. Кроме того, ученые выяснили, что паутину можно наделить и тепловыми свойствами.

"Фононные кристаллы вам возможность управления звуковыми волнами дают. В случае если эти волны будут достаточно короткими и определенной частоты, то можно адаптировать материал на тепловые свойства. Скажем, если мы можем заставить тепло двигаться в том направлении, а не в этом, или же полностью блокировать поток, то фактически мы превращаем материал в теплоизолятор, коим он не был раньше", - комментирует Томас.

Лишь в том случае, если ученые смогут воспроизвести кристаллическую микроструктуру, которая делает паутину такой особенной, то это откроет множество возможностей в производстве новых синтетических материалов, например, волноводов, или материалов, которые будут останавливать звук или обеспечивать изоляцию. По материалам: hi - News. ru.