Hydrofoba interaktioner är en viktig typ av intermolekylär kraft som spelar en viktig roll i många livsprocesser inom kemi och fysik. I biologiska system, hydrofoba interaktioner kan stabilisera de inre kärnorna i proteiner och bilda lipidblåsor som lagrar näringsämnen i våra celler. hydrofoba interaktioner kan stabilisera de inre kärnorna och bilda lipidblåsor som lagrar näringsämnen i våra celler. som inte finns i andra grundläggande intermolekylära krafter, såsom dipol-dipol interaktioner och Van der Waals krafter. Kooperativitet innebär att i närvaro av flera molekyler (minst mer än två), den totala styrkan i interaktionen mellan molekylerna är mycket större än den när det bara finns två molekyler som verkar i par.

En stor lucka i läroboks kunskaper om hydrofob interaktion och dess kooperativitet som har djupgående konsekvenser i många grundläggande processer i naturen är:i vilken utsträckning kooperativitet bidrar till hydrofoba interaktioner som stabiliserar sammansättningen av makromolekyler? En gigantisk vägspärr för att lösa detta långvariga pussel är den extrema svårigheten att kvantifiera kooperativitet genom experiment, eftersom kooperativitet härstammar från de kollektiva rörelserna i vattenvätebindningsnätverk som omger hydrofoba lösta ämnen.

I ett genombrott, forskare från Hong Kong University of Science and Technology övervann dessa utmaningar genom att designa en innovativ mikrofluidisk mixer som övervakar fluorescensen som orsakas av hydrofob aggregering. Detta vetenskapliga framsteg tillåter inte bara kvantifiering av molekylär hydrofob interaktion och dess kooperativitet i bulklösning, men ger också ett tydligt och kvantitativt bevis för kooperativitetens kritiska roll vid hydrofob aggregering som konsolideras genom deras kinetiska kärnbildningstillväxtteori.

Deras resultat publicerades i tidskriften Naturkommunikation den 31 maj, 2017.

"För att kvantifiera hydrofoba interaktioner, vi övervakade realtids hydrofob aggregering i bulklösning vid mikrosekund tidsskala, "sade professor Xuhui Huang, motsvarande författare till manuskriptet. "För att uppnå detta, vi undersökte fluorescens inducerad av aggregering vid snabb blandning av vatten och hydrofob lösning med hjälp av mikrofluidanordningen. Vi anpassade sedan den uppmätta fluorescensen till kinetik-kärnbildningstillväxtsteorin ".

"Den toppmoderna mikrofluidiska enheten gör att vi kan spåra aggregeringen av den lösta molekylen på mycket kort tid, mikrosekundtidsskalor på grund av de fina dimensionerna hos den lösta strålen (vid submikron i diameter) fokuserad av mikrofluidflöde. Våra resultat visade att fästningen av en hydrofob monomer till dess aggregat i vatten sker vid submikrosekund. "Prof. Shuhuai Yao, den andra motsvarande författaren utarbetade vidare.