En typ av molekylär yta som anses vara extremt hal kan inte stanna så under alla förhållanden, enligt ny UChicago och Argonne forskning inom vetenskap.

Studien av forskare från Institute for Molecular Engineering vid University of Chicago och Argonne National Laboratory kan ha konsekvenser för dem som försöker knacka på dessa ytor för ny teknik, såsom ledbyten eller dimmningsytor.

Forskare har blivit mycket intresserade av en typ av molekylär bildning som kallas en polyelektrolytborste under det senaste decenniet, sa studiemedförfattare och IME -direktör Matt Tirrell, eftersom de tros göra ytor hala. Dessa molekyler, som ser ut som ett fält med små hårstrån som står på topp när de laddas, hålls raka eftersom de negativa laddningarna längs varje pensel avvisar varandra. Liknande molekyler kantar våra leder och våra mag -tarmkanaler.

Men hittills, studier tittade alla på dessa borstar medan de var nedsänkta i rent vatten eller vatten med joner med endast +1 laddningar. Många förhållanden i den verkliga världen, som inuti människokroppen, omfatta exponering för vätskor med multivalenta joner - de med +2 eller +3 laddningar, som kalcium och magnesium, istället för bara +1.

När teamet bestämde sig för att undersöka hur borstarna presterade i sådana salta vätskor, de såg halten falla brant.

"Allt som krävs är små mängder av dessa joner för att helt förändra strukturen, "sa studiemedförfattaren Juan de Pablo, familjeprofessorn Liew i molekylär teknik. "Vi kan förvänta oss att se någon förändring, men att se så dramatiska förändringar med så små belopp var en överraskning. "

När Nick Jackson, en Maria Goeppert Mayer -stipendiat på Argonne, simulerade reaktionerna, de kunde se dramat utspelas på molekylär nivå.

"Dessa multivalenta salter kollapsar bara det hela, "Sa Tirrell." De normala krafterna mellan ytorna dras istället till varandra, och borstarna blir klibbiga och krymper till små klumpar. "

Effekten förvärras också när penslarna pressas ihop - ett annat vanligt tillstånd i den verkliga världen.

Det är en slående effekt, sa forskarna, och det är ett bekymmer för forskare och ingenjörer som försöker göra penslarna till teknik. "Det är möjligt att dessa polyelektrolytborstar inte riktigt är grundläggande ansvariga för fogsmörjning, "Sa Tirrell, eller att det finns andra effekter på spel som vi ännu inte helt förstår.

Simuleringen kördes delvis på Blues, ett högpresterande datorkluster som drivs av Laboratory Computing Resource Center vid Argonne National Laboratory.