Секрет прочности и эластичности паутины оказался скрыт в блинах

Ученые объяснили механизм, лежащий в основе уникальных свойств паутины, которая является чрезвычайно прочной и при этом очень эластичной. Работа исследователей опубликована в журнале Nature Materials. Ее краткое изложение приведено в пресс-релизе Массачусетского технологического института (MIT).

Специалисты изучают свойства паутины давно, однако до настоящего момента им не удалось выяснить, что определяет ее характеристики. Паутина представляет собой белковую нить, отдельные участки которой имеют определенную пространственную структуру, известную как бета-лист. Типичный бета-лист представлен тут.

Чтобы понять, как паутине удается сочетать прочность и эластичность, ученые разработали компьютерную модель, которая позволила им проверить множество вариантов поведения паутины при растяжении. Проанализировав различные возможности, специалисты заключили, что отдельные участки бета-листов уложены наподобие стопки блинов. Отдельные "блины" связаны друг с другом водородными связями и при этом могут иметь различную пространственную ориентацию.

Водородные связи - это один из весьма слабых типов химических связей. Они легко рвутся и легко образуются вновь. Однако когда водородных связей много, результирующая сила оказывается достаточно значительной. Ученые установили, что соединенные водородными связями стопки блинов способны долго противостоять внешней силе, обеспечивая всей нити прочность и эластичность.

Ученые нашли и еще один фактор, определяющий прочность нити. Оказалось, что оптимальное соотношение свойств наблюдается у паутины, у которой отдельные "блины" имеют размер три нанометра. Когда исследователи при помощи своей модели увеличивали "блины" до пяти нанометров, нить становилась хрупкой.

По мнению авторов, их работа имеет большое практическое значение. Обнаруженные учеными принципы строения нити могут быть реализованы не только для паутины, но и для других полимеров, построенных из органических молекул. В частности, исследователи не исключают, что вместо белков можно создавать "паутину" из углеродных нанотрубок, которые сами по себе отличаются очень высокой прочностью.

Российский ученый предсказал встречу Солнечной системы с оранжевым карликом

Сотрудник Пулковской обсерватории Вадим Бобылев обнаружил, что в ближайшие 1,5 миллиона лет Солнечная система сблизится с оранжевым карликом Gliese 710. Статья ученого принята к публикации в журнале Astronomical Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

В рамках работы астроном использовал данные о движении около 35 тысяч близких к Солнцу звезд, собранные спутником Европейского космического агентства Hipparcos. Ученого интересовали объекты, которые могут пройти в относительной близости от нашего светила. Подобные звезды определялись при помощи компьютерного моделирования.

В итоге Бобылеву удалось установить, что с вероятностью 0,86 через 1,45 миллиона (с погрешностью 0,06 миллиона) лет звезда Gliese 710 приблизится к Солнцу на расстояние менее двух световых лет, то есть войдет в облако Оорта - регион, служащий источником долгопериодических комет.

Также существует ненулевая (правда, достаточно малая) вероятность, около 0,0001, что звезда пройдет настолько близко от Солнца, что окажет влияние на объекты в поясе Койпера, куда, в частности, входит Плутон.

Ближней границей пояса Койпера является орбита Нептуна, а дальней - сфера с радиусом 55 астрономических единиц (средних расстояний от Земли до Солнца). Этот пояс является источником комет с периодом обращения вокруг Солнца менее 200 лет.