Chercheurs de l'étudiant diplômé du Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST), Kulisara Budpud, Assoc. le professeur Kosuke Okeyoshi, Dr Maiko Okajima et, Le professeur Tatsuo Kaneko a révélé une fibre de polysaccharide unique dans une structure torsadée se formant sous un processus de séchage qui a montré un comportement semblable à celui d'un ressort. Le comportement de type ressort des structures torsadées est pratiquement utilisé comme structure renforcée dans un film sensible à la vapeur avec un temps de réponse à l'échelle de la milliseconde. Cet ouvrage est publié dans Petit dans un article intitulé "Vapor-Sensitive Materials from Polysaccharide Fibers with Self-Assembling Twisted Microstructures."

Les polysaccharides jouent divers rôles dans la nature, y compris la reconnaissance moléculaire et la rétention d'eau. Toujours, il y a un manque d'étude pour les structures microscopiques in vitro des polysaccharides en raison des difficultés de régulation des structures auto-assemblées. Si les structures auto-assemblées de ces polysaccharides naturels peuvent être reconstruites in vitro, elle conduira non seulement à une meilleure compréhension des changements morphologiques impliqués dans l'auto-assemblage des polysaccharides dans l'eau mais aussi au développement d'une nouvelle classe de matériaux bio-inspirés, qui présentent des structures régulées à l'échelle nanométrique.

Dans cette recherche, il est démontré qu'un polysaccharide cyanobactérien nommé sacran, peuvent s'auto-assembler hiérarchiquement sous forme de fibres torsadées de l'échelle nanométrique à l'échelle microscopique avec des diamètres de> 1 m et longueurs> 800 µm. c'est remarquablement plus gros que les polysaccharides précédemment rapportés. Contrairement à d'autres polysaccharides fibrillaires rigides tels que la cellulose, la fibre sacrée est capable de se transformer de manière flexible en structures serpentines bidimensionnelles et torsadées tridimensionnelles à une interface air-eau évaporative. Cette fibre sacrée torsadée se comporte comme un ressort mécanique en milieu humide.

L'optimisation de l'état de la structure torsadée se fait en contrôlant les vitesses de séchage. Réellement, la vitesse de séchage et la force capillaire sont les facteurs dominants dans la création de ces formations. Pour montrer l'utilisation potentielle de cette fibre polysaccharidique de type ressort, un film de polysaccharide réticulé est préparé en tant que matériau sensible à la vapeur et les effets des comportements de ressort de la microfibre dans un environnement avec un gradient d'humidité sont démontrés. Le film a basculé de manière réversible et rapide entre les états plat et plié en 300-800 ms. Ce mouvement répulsif affiché par le film est causé par les structures sinueuses et tordues des fibres répondant au changement d'humidité. Le film sacran montre une réponse rapide au recul de la goutte d'eau, passer de l'état courbé à l'état plat. Parce que les fibres du sacran étendu ont une tension d'extension comme un ressort, le réseau pourrait rapidement libérer de l'eau en se rétrécissant. Par conséquent, le film plié devient immédiatement plat. Ainsi, le réseau de fibres sinueuses et torsadées permet des réponses de flexion et d'étirement en millisecondes aux changements d'humidité locale.

A partir de cette méthode simple, Les chercheurs de JAIST pourraient créer des micro-ressorts uniques à partir d'un polysaccharide naturel qui est pratiquement utilisé comme matériau sensible à la vapeur. En introduisant des molécules fonctionnelles dans la microfibre, il serait possible de préparer une variété d'actionneurs souples répondant à d'autres changements dans l'environnement extérieur, comme la lumière, pH, et la température. La méthode de préparation des capteurs de vapeur développée par cette étude améliore non seulement la compréhension de la façon dont le mouvement des structures auto-assemblées répond aux stimuli, mais contribue également à la conception de matériaux adaptés à l'environnement avec un potentiel élevé d'utilisation durable.