Ett team av forskare från University of Manchester har hedrats med ett Guinness världsrekord för att väva ihop trådar av enskilda molekyler för att skapa världens finaste tyg, omkörning av finaste egyptiska linne.

Vävning av trådar med diametrar från flera millimeter (vass, växtfibrer, etc.) till några mikron (ull, bomull, syntetiska polymerer, etc.) har underbyggt framsteg genom tiderna, från stenåldersmänniskor som gör nät för att fånga fisk och väva tyger för att hålla sig varma till de moderna textilier vi alla använder varje dag.

Nu, för första gången, ett team av forskare vid University of Manchester har utvecklat ett sätt att väva molekylära trådar i tvådimensionella lager. Genom att göra det har de producerat ett 2D-molekylärt vävt tyg som har ett trådantal på 40-60 miljoner (som jämförelse, det finaste egyptiska linnet har ett trådantal på ~1500 - trådantalet är antalet trådar per tum).

Vävning har många tillämpningar, för fåglar som väver kvistar för att bygga sina bon, och människor som använder den för att göra nät för fiske, korgar att bära saker i, och tyger att klä oss själva. Plast är gjord av långa molekylära strängar som kallas polymerer, och forskargruppen ville hitta ett sätt att väva dessa trådar för att göra molekylärt vävda tyger som kunde ha exceptionell styrka och flexibilitet på samma sätt som linnelakan skiljer sig från enskilda bomullstrådar.

Det samarbetsteamet använde kemi för att väva trådarna. Metallatomer och negativt laddade joner arbetar tillsammans för att väva samman små molekylära byggstenar gjorda av kol, väte, syre, kväve- och svavelatomer. De vävda byggstenarna sammanfogas sedan som bitar av en sticksåg för att bilda enkla ark av vävda molekylära strängar i ett tyg som bara är 4 miljondels millimeter tjockt (4 nanometer). För närvarande är den största tygbiten som tillverkas bara 1 mm lång. Det är uppenbarligen extremt litet, men det är faktiskt större än de första grafenflagorna när det först gjordes.

Professor David Leigh sa:"Att väva molekylära strängar på detta sätt leder till nya och förbättrade egenskaper. Tyget är dubbelt så starkt som de ovävda strängarna och när det dras till bristningspunkten rivs det sönder som ett ark snarare än att klumpar av strängar lossnar. Det vävda materialet fungerar också som ett nät, låter små molekyler passera genom det samtidigt som de fångar större molekyler i det lilla nätet.

"Detta är det första exemplet på ett lager molekylärt vävt tyg. Vävning av molekylära trådar erbjuder ett nytt sätt att förändra egenskaperna hos plaster och andra material.

"Antalet strängar och strängkorsningar mättes med lysande röntgenstrålar på byggstenarna. Trådarna böjer röntgenstrålningens väg genom materialet med en viss mängd, gör det möjligt för forskare att mäta hur många trådar det finns per tum. Mätningen visar att materialet har ett trådantal på 40-60 miljoner trådar per tum. I jämförelse, det finaste egyptiska linnet har ett trådantal på omkring 1500."

Teamet mätte också tjockleken på det molekylärt vävda tyget med hjälp av ett speciellt instrument som kallas ett atomkraftmikroskop, som har en sondspets så skarp att den har en enda atom i änden. Varje lager av det molekylärt vävda tyget är bara 4 nanometer tjockt; det är 10, 000 gånger tunnare än ett människohår.

Forskningen rapporterades i:"Självmontering av ett lager tvådimensionellt molekylärt vävt tyg" i tidskriften Natur . Teamet bakom arbetet involverade fyra olika forskargrupper från hela universitetet. Professor David Leighs team från Institutionen för kemi gjorde det molekylärt vävda tyget. Professor Bob Youngs team från Institutionen för material och Henry Royce Institute genomförde atomkraftmikroskopi för att bestämma dess struktur och materialegenskaper.

Dr George Whitehead från Institutionen för kemi genomförde experiment med röntgenkristallografi för att lokalisera atomernas exakta position i materialets byggstenar. Professor Sarah Haigh från Institutionen för material, använde elektronmikroskopi för att avbilda det molekylärt vävda tyget. Ph.D. studenten Paige Kent och professor Rob Dryfe använde materialet som ett molekylärt nät, fånga stora molekyler i det vävda nätet medan mindre molekyler passerade fritt.