Ett team av forskare från University of California, Berkeley, har utvecklat en ny teknik för att studera hur mjuka material, som gummi och Silly Putty, reagerar på deformation på molekylär nivå. Fynden, publicerade i tidskriften Nature Materials, kan leda till nya sätt att designa och konstruera material med förbättrade egenskaper för ett brett spektrum av applikationer.

"Mjuka material finns överallt runt omkring oss", säger studiens huvudförfattare Ting Xu. "De används i allt från däck till leksaker, från medicinska implantat till livsmedelsförpackningar. Men hittills har vi inte haft ett bra sätt att studera hur dessa material beter sig på molekylär nivå när de är deformerade."

Den nya tekniken, som kallas "single-molecule force spectroscopy", använder en liten glasnål för att undersöka de mekaniska egenskaperna hos enskilda molekyler. Genom att fästa ena änden av en molekyl på glasnålen och den andra änden på en yta kan forskarna applicera en kraft på molekylen och mäta hur den reagerar.

Forskarna använde en molekylkraftspektroskopi för att studera en mängd olika mjuka material, inklusive gummi, Silly Putty och gelatin. De fann att dessa material alla uppvisade ett liknande svar på deformation:de blev styvare när de sträcktes.

"Det här var oväntat", sa Xu. "Vi trodde att mjuka material skulle bli mer följsamma när de sträcktes, men vi fann att det motsatta var sant."

Forskarna tror att mjuka material stelnar under deformation beror på en förändring i hur molekylerna interagerar med varandra. När dessa material sträcks blir molekylerna mer i linje och bildar starkare bindningar med varandra. Detta gör materialen styvare.

Resultaten av denna studie kan leda till nya sätt att designa och konstruera material med förbättrade egenskaper för ett brett spektrum av applikationer. Forskarna säger till exempel att deras fynd kan användas för att skapa nya material som är mer motståndskraftiga mot slitage, eller som kan användas i medicinska implantat för att främja vävnadsreparation.

"Vi är glada över potentialen hos denna nya teknik för att hjälpa oss att förstå de mekaniska egenskaperna hos mjuka material på molekylär nivå", säger Xu. "Vi tror att denna kunskap kan leda till utveckling av nya material med förbättrade egenskaper för ett brett spektrum av tillämpningar."