Stworzyli najcieńsze spaghetti na świecie. Będzie pomagać w ratowaniu ludzi
Kiedy myślimy o spaghetti, w głowie pojawiają się aromatyczne dania kuchni włoskiej, tymczasem naukowcy nadali temu makaronowi zupełnie nowy wymiar - i to w skali nanometrowej. Dzięki wykorzystaniu zaawansowanej techniki elektroprzędzenia stworzyli spaghetti około 200 razy cieńsze od ludzkiego włosa.
Ultracienkie spaghetti nie ma być jednak nowym produktem spożywczym, ale powstało ze względu na szerokie zastosowanie niezwykle cienkich pasm materiału, zwanych nanowłóknami, w medycynie i przemyśle.
Makaron przeciągnięty przez ucho igły
W nowym artykule w Nanoscale Advances zespół naukowców z University College London opisuje wytwarzanie spaghetti o średnicy zaledwie 372 nanometrów (miliardowych części metra) za pomocą techniki zwanej elektroprzędzeniem, w której nici mąki i płynu są przeciągane przez czubek igły za pomocą ładunku elektrycznego.
Aby zrobić spaghetti, przepychasz mieszankę wody i mąki przez metalowe otwory. W naszym badaniu zrobiliśmy to samo, z tą różnicą, że przeciągaliśmy naszą mieszankę mąki za pomocą ładunku elektrycznego. To dosłownie spaghetti, ale znacznie mniejsze
- powiedział współautor badania dr Adam Clancy.
Zbyt cienki, aby zobaczyć go pod mikroskopem
Nanowłókna wykonane ze skrobi – produkowane przez większość zielonych roślin w celu magazynowania nadmiaru glukozy – mogą być stosowane w medycynie, np. przyspieszając zrastanie kości czy w bandażach w celu wspomagania gojenia się ran (ponieważ maty z nanowłókien są wysoce porowate, co pozwala na wnikanie wody i wilgoci, ale nie dopuszcza bakterii).
Skrobia to obiecujący materiał do wykorzystania, ponieważ jest powszechnie dostępna i odnawialna – jest drugim co do wielkości źródłem biomasy na Ziemi, po celulozie – i jest biodegradowalna, co oznacza, że może zostać rozłożona w organizmie
- dodaje dr Clancy.
Nowy nanomakaron utworzył matę nanowłókien o średnicy około 2 cm, którą można było zobaczyć, ale każde pojedyncze pasmo było zbyt cienkie, aby można je było wyraźnie uchwycić za pomocą jakiejkolwiek kamery światła widzialnego lub mikroskopu, więc ich szerokość zmierzono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.
Zrobili makaron za pomocą prądu
Proces stworzenia takich ultracienkich włókien wymaga zaawansowanej technologii i precyzji. Kluczem jest elektroprzędzenie (ang. electrospinning). Metoda polega na wykorzystaniu silnego pola elektrycznego, które "wyciąga" ultracienkie nici z roztworu, na przykład mieszaniny mąki i płynu. Brzmi prosto? W rzeczywistości to skomplikowany proces, który wymaga nie tylko specjalistycznej aparatury, ale także dokładnej wiedzy o materiałach.
Elektroprzędzenie przy użyciu składnika bogatego w skrobię, takiego jak biała mąka, jest trudniejsze niż przy użyciu czystej skrobi, ponieważ zanieczyszczenia – białko i celuloza – sprawiają, że mieszanka jest bardziej lepka i nie jest w stanie tworzyć włókien.
Więcej o niezwykłych odkryciach naukowych przeczytasz na Spider's Web:
W elektroprzędzeniu igła, w której znajduje się mieszanka, i metalowa płytka, na której mieszanka jest osadzona, tworzą dwa końce baterii. Przyłożenie ładunku elektrycznego powoduje, że mieszanka zamyka obwód, wypływając z igły na metalową płytkę.
Naukowcy użyli mąki i kwasu mrówkowego zamiast wody, ponieważ kwas mrówkowy rozbija gigantyczne stosy spirali (lub helis), z których składa się skrobia. Dzieje się tak, ponieważ warstwy helis sklejonych ze sobą są zbyt duże, aby mogły być budulcem nanowłókien. Następnie kwas mrówkowy odparowuje, gdy makaron leci w powietrzu w kierunku metalowej płytki.
Czy ten makaron można zjeść?
W swoim artykule naukowcy opisują również inny, niezwykle cienki makaron, zwany su filindeu (nici Boga), wytwarzany ręcznie przez wytwórcę makaronu w mieście Nuoro na Sardynii. Ten makaron ma szacowaną szerokość około 400 mikronów – jest 1000 razy grubszy niż nowy produkt elektroprzędzony, który ma 372 nanometry i jest węższy niż niektóre długości fal światła.
Oczywiście każdy miłośnik kuchni włoskiej i każdy łasuch musi sobie zadać na koniec pytanie - czy tak cienki makaron można zjeść?
Niestety, nie sądzę, żeby nadawał się do jedzenia, ponieważ rozgotowałoby się w mniej niż sekundę, zanim dałoby się go wyjąć z garnka
- tłumaczy dr Clancy.
Badania prowadzone przez zespół z UCL pokazują, że możliwości nanowłókien są praktycznie nieograniczone. W przyszłości mogą one odegrać kluczową rolę w ochronie środowiska, rewolucjonizując systemy filtracji, czy w tworzeniu materiałów nowej generacji.
A dla nas, zwykłych zjadaczy spaghetti? Może to być kolejny krok do zrozumienia, jak nauka przekracza kolejne granice - od mikro, przez nano, aż po niewyobrażalne.
