En liten borstmask, snurrar runt havet, kan förlänga käken utanför munnen för att fånga sitt byte. Maskens formförskjutande käke, stel vid basen och flexibel i slutet, är tillverkad av ett enda material som innehåller mineralet zink och aminosyran histidin, som tillsammans styr ledets mekaniska beteende genom det som kallas en metallkoordineringskemi.

Forskare som LaShanda Korley, Framstående docent i materialvetenskap och teknik och kemi- och biomolekylär teknik vid University of Delaware, vill återskapa dessa kemier och bygga liknande strukturer i syntetmaterial. Genom att göra så, de kan utveckla nya, förbättrade material för användning i sensorer, vårdapplikationer, och mycket mer. Sådana kemier är allestädes närvarande i naturen. Järn-protein-interaktionen i mänskligt blod, till exempel, kan vara en avgörande faktor för sjukdom.

I en artikel publicerad i juli 2019 -upplagan av European Polymer Journal , Korley, tillsammans med materialvetenskapliga och tekniska doktoranden Chase Thompson och postdoktor Sourav Chatterjee, beskrev hur de byggde ett nätverk av material, tillverkad av zink och polymerer, som efterliknade den mekaniska lutningen hos en borstmaskskäke.

Det här projektet, kulmen på mer än fem års arbete, finansierades med bidrag från National Science Foundation. Målet är att använda naturmaterialsystem för att förstå hur man kontrollerar samspelet mellan strukturella egenskaper, särskilt mekaniska egenskaper, genom att kombinera dynamiska och permanenta strukturer, sa Korley.

"Tanken är:Kan du sätta ihop två saker som inte riktigt gillar varandra och använda denna idé om dynamik som ett sätt att kontrollera hur energi frigörs i systemet, som är relaterat till det mekaniska beteendet? "sa hon.

Teamet efterliknade arkitekturen i borstmaskens käksystem genom att tillsätta en zink-samordnad supramolekylär polymer till ett kovalent tvärbundet polyetylenglykolnätverk. Med rätt koncentration, de fann att de kunde styra materialets mekaniska egenskaper. "Det permanenta nätverk som vi använder för att rymma dessa dynamiska interaktioner är en bra plattform för att uppnå dessa gradientstrukturer, sa Thompson. Nästa, han planerar att undersöka sätt att påverka formminnet och andra egenskaper hos dessa material.

Korley använder inspiration från naturen för att designa en mängd olika material. Hon är huvudutredare för PIRE:Bio-Inspired Materials and Systems, ett fem år, 5,5 miljoner dollar bidrag från National Science Foundation.

Genom detta projekt, Korley och medarbetare vid Case Western Reserve University, University of California, San Diego, University of Chicago, Schweiz universitet i Fribourg och Storbritanniens universitet i Strathclyde studerar och utvecklar material som kan förändra seghet som svar på sin miljö, är säkrare och effektivare biologiska implantat, överför nervliknande elektriska signaler, och kan svara på miljön för att initiera biologiska processer, allt för användning i mjuka robotapplikationer.

Till exempel, forskare studerar sätt att göra material som är starka som spindelsilke och material som ändrar form som svar på fuktighet, som tallkottar, som öppnas i torra förhållanden och stängs i fuktiga. De använder också de unika materialegenskaperna som de avslöjar för att utveckla nya 3D-tryckta material.

Studiet av mjuka material och polymerer, lång styrka vid UD, växer, delvis tack vare Korleys expertis. Korley och Thomas H. Epps, III, Thomas och Kipp Gutshall professor i karriärutveckling i kemisk och biomolekylär teknik och materialvetenskap och teknik, har också bildat ett nytt forskningscentrum, Center for Research in Soft Matter and Polymers (CRISP). Korley och Epps samarbetar med forskare vid Chemours och publicerade nyligen en granskningsartikel om förhållanden mellan struktur och egendom i polymera ytbeläggningar i tidskriften ACS Applied Polymer Materials.

Korleys forskningsföretag involverar också uppsökande till studenter, som kan dra stor nytta av forskningserfarenhet som kompletterar deras klassrumsarbete.

"Forskning ger dig en plattform för att ta den grundläggande utbildningen från klassrummet och kunna tillämpa den på ett problem, "sa hon." I labbet, eleverna lär sig att tänka igenom problem, visa och kommunicera sitt arbete, och vara ledare och lagspelare. Vi har alla dessa aspekter i våra kurser, men jag tror att det finns ett holistiskt sätt att forskarutbildning kan utbilda studenter att göra det. "

Korley brinner lika mycket för uppsökande aktiviteter som introducerar flickor på gymnasiet för vetenskap och teknik. Studenter från hennes labb har varit involverade i handledning vid Serviam Girls Academy i New Castle, Delaware.

"Det största för mig är att påverka, att vara samarbetsvillig, att verkligen interagera med det bredare samhället, "sa hon." Det är viktigt för mig. "