Des feuilles d'oxyde de graphène à haute teneur en molécules uniques se mélangent en solution avec des protéines synthétiques répétées en tandem modelées sur des anneaux dentés de calmar. Les deux matériaux séparés s'assemblent automatiquement de sorte que les protéines répétées en tandem se fixent aux bords des feuilles d'oxyde de graphène - une extrémité sur une feuille - pour amener le graphène en piles et espacer uniformément les feuilles. La quantité d'espacement entre les feuilles d'oxyde de graphène est déterminée par la longueur de la protéine de répétition en tandem. Crédit :État de Pennsylvanie
Les protéines inspirées du calmar peuvent agir comme des assembleurs programmables de matériaux 2D, comme l'oxyde de graphène, pour former des matériaux hybrides avec un espacement infime entre les couches adaptés aux dispositifs à haut rendement, y compris l'électronique flexible, systèmes de stockage d'énergie et actionneurs mécaniques, selon une équipe interdisciplinaire de chercheurs de Penn State.
"Les matériaux stratifiés 2D peuvent être fabriqués par dépôt sous vide (vapeur chimique), " a déclaré Melik C. Demirel, Pierce Development Professor et professeur de sciences de l'ingénieur et de mécanique. "Mais le processus est coûteux et prend beaucoup de temps. Avec le dépôt chimique en phase vapeur, le problème est également que nous ne pouvons pas augmenter l'échelle."
Des matériaux comme l'oxyde de graphène sont composés de couches uniques de molécules connectées dans une plaine. Alors que la longueur et la largeur de la feuille peuvent être n'importe quoi, la hauteur n'est que celle d'une molécule. Pour fabriquer des composites et des dispositifs utilisables, Les matériaux 2D doivent être empilés soit en piles de feuilles identiques, soit en combinaisons de feuilles de composition différente empilées selon les spécifications. Avec Mauricio Terrones, professeur de physique, chimie et science et ingénierie des matériaux, et directeur du 2D Atomic Center, État de Penn, Demirel et son équipe cherchent actuellement à empiler des feuilles de matériaux identiques en utilisant une approche solvant qui s'auto-assemble.
"En utilisant l'approche solvant, les molécules s'auto-assemblent, auto-guérison et flexible, " dit Demirel. " Actuellement, nous empilons des couches identiques, mais ils n'ont pas besoin d'être les mêmes."
