Superladede biomakromolekyler kan opretholde deres omordnede strukturer induceret, for eksempel, ved en fingerspidsberøring

Stimuli-følsomme materialer kan reagere på fysiske kræfter med strukturelle faseovergange. Dette gælder også for blandinger af biopolymer og overfladeaktive stoffer, en undersøgelse foretaget af tyske og kinesiske videnskabsmænd nu rapporterer. Overraskende nok, de nyligt vedtagne faser fortsætter efter fjernelse af spændingen og kan detekteres med en simpel optisk udlæsningsteknologi. Biometrisk fingeraftryksdetektion er en attraktiv applikation til denne teknologi. Resultaterne offentliggøres i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Flydende krystaller er form-anisotrope molekyler, der kan adoptere forskellige ordnede faser, afhængigt af de fysiske forhold. Temperatur, tryk, eller ladning kan producere farveskift, mørke-lys kontakter, eller et birefraktivt udseende, som alle repræsenterer ændringer i den molekylære orden. Sådanne overgange kan også forekomme i geler, og endda i sæber med micellære overgange. Det kemiske system udviklet af Andreas Herrmann ved Universitetet i Groningen, Holland, og kolleger ved det kinesiske videnskabsakademi, er et kompleks af et superladet polypeptid med et kationisk overfladeaktivt stof. Den tyktflydende væske antog dobbeltbrydningsmønstre efter blot at være blevet berørt, for at afsløre detaljer som f.eks. et fingeraftryk.

Forsøger at udforske adfærden af ​​biologiske væsker, forskerne designet en række superladede polypeptider, der danner biologiske bløde materialer med interessante egenskaber, når de parres med molekyler, der leverer den modsatte ladning. De superladede polypeptider bestod af fem aminosyregentagelsesenheder med en eller to negativt ladede glutaminsyrerester i hver enhed. Som det kationiske overfladeaktive middel, forskerne designet en aromatisk azobenzen med en positiv ladning på den ene side og en hydrofob kæde på den anden. Sammenlagt, polypeptidet og det overfladeaktive middel dannede en vandrig polypeptidvæskedråbe med en orange nuance. I denne væske fandt forskerne ingen molekylær orden, dobbeltbrydning, eller diffraktionsmønster, og blot en isotrop viskøs væske.

En forskydningskraft stimulerede en anden reaktion. rindende vand eller berøring af en finger gjorde prøven dobbeltbrydende, og ordnede mønstre var tydelige, rapporterede forfatterne. Disse ordnede strukturer lignede de langtrækkende lyotrope flydende krystallinske faser, der er typiske for blandinger, der indeholder overfladeaktive stoffer. Overraskende nok, den ordre bestod, selv efter fjernelse af saksen. Et polariseret optisk mikroskop detekterede dobbeltbrydningsmønstre, der følsomt registrerede teksturen af ​​det forskydningspåførende værktøj. Med andre ord, detaljerne, kammene og stregerne på fingerspidsen, der udgør et fingeraftryk, var godt repræsenteret i polarisationsmikrofotografierne.

Denne bemærkelsesværdige opdagelse antyder, at den superladede polypeptidvæske kunne, i princippet, bruges til biometrisk påvisning. Mens moderne fingeraftrykssensorer, der ikke er baseret på blækudskrivning, er afhængige af finjusteret elektronik, forskerne præsenterer en anden opsætning med mikroskopisk dobbeltbrydningsudlæsning. Imidlertid, de nøjagtige betingelser for faseovergangene i materialet og de underliggende mekanismer mangler endnu at blive undersøgt, bemærker forfatterne.