Un type de surface moléculaire considérée comme extrêmement glissante peut ne pas le rester dans toutes les conditions, selon la nouvelle recherche UChicago et Argonne en science.

L'étude menée par des scientifiques de l'Institute for Molecular Engineering de l'Université de Chicago et du Laboratoire national d'Argonne pourrait avoir des implications pour ceux qui tentent d'exploiter ces surfaces pour de nouvelles technologies, comme les prothèses articulaires ou les surfaces antibuée.

Les scientifiques se sont beaucoup intéressés à un type de formation moléculaire appelée brosse polyélectrolytique au cours de la dernière décennie, a déclaré le coauteur de l'étude et directeur de l'IME Matt Tirrell, car on pense qu'ils rendent les surfaces glissantes. Ces molécules, qui ressemblent à un champ de minuscules poils dressés lorsqu'ils sont chargés, sont maintenus droits car les charges négatives le long de chaque brosse se repoussent. Des molécules similaires tapissent nos articulations et notre tractus gastro-intestinal.

Mais à ce jour, les études ont toutes examiné ces brosses immergées dans de l'eau pure ou de l'eau avec des ions avec seulement +1 charges. De nombreuses conditions dans le monde réel, comme à l'intérieur du corps humain, impliquent une exposition à des liquides contenant des ions multivalents - ceux avec +2 ou +3 charges, comme le calcium et le magnésium, au lieu de juste +1.

Lorsque l'équipe a décidé d'étudier les performances des brosses dans de tels liquides salés, ils ont vu la glissance chuter abruptement.

"Tout ce qu'il faut, ce sont des quantités infimes de ces ions pour changer complètement la structure, " a déclaré le co-auteur de l'étude Juan de Pablo, le professeur de la famille Liew en génie moléculaire. « Nous pourrions nous attendre à voir des changements, mais voir des changements aussi spectaculaires avec de si petites quantités était une surprise."

Quand Nick Jackson, une boursière Maria Goeppert Mayer à Argonne, simulé les réactions, ils pouvaient voir le drame se jouer au niveau moléculaire.

"Ces sels polyvalents font tout simplement s'effondrer, " a déclaré Tirrell. " Les forces normales entre les surfaces sont plutôt attirées les unes vers les autres, et les pinceaux deviennent collants et se rétrécissent en petites taches."

L'effet s'aggrave également lorsque les brosses sont serrées les unes contre les autres, une autre condition courante dans le monde réel.

C'est un effet saisissant, les scientifiques ont dit, et c'est une préoccupation pour les scientifiques et les ingénieurs qui essaient de transformer les pinceaux en technologie. « Il est possible que ces brosses en polyélectrolyte ne soient pas vraiment fondamentalement responsables de la lubrification des articulations, " Tirrell a dit, ou qu'il y a d'autres effets en jeu que nous ne comprenons pas encore complètement.

La simulation a été partiellement exécutée sur Blues, un cluster de calcul haute performance opéré par le Laboratoire de Ressources Informatiques du Laboratoire National d'Argonne.