Наверняка многие слыхали про мицеллы - структуры, которые образуются, например, при растворении мыла в воде. Одна часть молекулы мыла растворима, а другая как масло - стремится от воды убежать. Так получаются вот такие симпатяшки. Опять же надо заметить - это именно самосборка. В воду кидают совершенно аморфный кусок мыла, а шарики и поверхности получаются сами по себе.
Мицеллы сверху в разрезе - так-то они шарики
Собственно на этом нехитром принципе полно биомолекул построено: белки так скручиваются - чтоб гидрофобные (нерастворимые в воде) части были внутри трёхмерной структуры белка - вдали от воды, а гидрофильные - наоборот, снаружи. Ну и мембраны в клетках само собой.
С этого же начиналось исследование самосборки блочных со-полимеров, когда их научились делать. Полимер если кто не знает - это длинная молекула состоящая из повторяющихся фрагментов. Со-полимер - это когда есть несколько типов повторяющихся фрагментов. А блочный со-полимер (БСП) - это когда фрагменты идут блоками, одна часть полимерной нитки состоит из одного материала, а другая часть - из другого. Вот это, например, трёхблочный со-полимер, в котором крайние блоки собраны из одних повторяющихся фрагментов, а центральный из других.
Так вот делали БСП с разной растворимостью блоков (само собой не только в воде) и проверяли в какие структуры они самособираются, и зависимость этой самосборки от разных факторов: длины блоков, их связки, порядка, температуры итд. Это всё было довольно забавно, но это не привело к формированию каких-то особых структур, которые нельзя было бы сделать из того же мыла. Ну разве что выяснили, что изредка, в очень специфических условиях, можно получать мицеллы цилиндрической формы - такие из мыла получить пожалуй не получится. Позже однако научились таки делать БСП, из которых цилиндры получить не слишком тяжело - для этого надо чтоб один из блоков при самосборке кристаллизовался в центре цилиндра. Апропос именно из них недавно получились Летающие Макаронные Монстры.
Получение циллиндрических мицелл из БСП:
Гиганский прорыв произошёл буквально пять лет назад: в 2007ом году Science опубликовали статью с принципиально новой концепцией - научились создавать условия для самосборк цилиндрических блочных со-мицелл с полностью контролируемой длиной блоков. Для этого сначала выращивается цилиндрическая мицелла из БСП1, а потом к ней добавляется другой БСП2, у которого один из двух блоков идентичен БСП1 и сокристаллизуется с ним. Забавно, что часть исследований была выполнена в том же Бристольском университете, в котором почти сто лет назад впервые определили в какие именно структуры самособираются молекулы мыла в воде.
Получение блочных со-мицелл:
А вот так они выглядят в трансмиссионном электронном микроскопе:
И чтоб никто не сомневался, что это таки химия - формулы:
С тех пор эти штуки - блочные со-мицеллы - были исследованы в хвост и в гриву, наделано красот, которые описать десяти постов не хватит, и уже даже есть кое-какие индустриальные применения. Покажу пожалуй последнее счастье, только что принятое Angewandte Chemie, которое даже приснится не могло тем, кто начинал исследовать структуры растворённого мыла в воде.
Мне почему-то кажется, что и без комментариев всё понятно. Вкратце - к блочным со-мицеллам (слева) добавляют растворитель в котором плохо растворим средний блок, и получаются супермицеллы (в центре), чья структура зависит от длины центрального блока (схематически изображено справа). Длина чёрной линии на картинках 500 нанометров.
А сейчас готовится новая статья в Science с новым прорывом. Но о ней ещё рано.
UPD: http://elementy.ru/news/431879