В природе взаимодействие молекул на границе различных жидкостей может дать начало новым структурам. Эти самособирающиеся молекулы лежат в основе появления клеток и всего живого на Земле, но их можно заставить выполнять различные функции, нужные человеку. Например, эффективно и просто очищать воду от загрязнений.

«Мы вдохновлялись биологическими системами и хотели понять, сможем ли повторить такие же феномены в небиологических молекулах», — сказал Скотт Медина из Университета штата Пенсильвания, один из авторов статьи.

В своем эксперименте исследователи соединили фтор, элемент, который редко встречается в природе, с аминокислотой и смешали все это со фторированным маслом, пишет Science Daily. Добавив фторированное масло в воду, они наблюдали, как оно образует шарики фтора, покрытые слоем аминокислоты. Под действием воздуха шарики образовали пленку, состоящую из тонкого слоя фторированного масла, окруженного двумя слоями микроскопических кристаллов аминокислот. При взбалтывании эта пленка восстанавливает свою структуру — и притягивает к себе другие фторированные молекулы.

Этот феномен и способность соединения переключаться между состоянием пленки и шариков навела ученых на мысль использовать его в улавливании загрязняющих веществ. Пер- и полифторалкильные вещества (PFAS) — искусственные химические вещества, содержащие фтор, которые обычно применяют в производстве водо- или жироотталкивающих покрытий. Их молекулярная структура позволяет им накапливаться в окружающей среде и организме человека. А природа не предусмотрела способов эффективного расщепления фтористых молекул.

В ходе испытания нового соединения исследователи добавили в пластиковый контейнер, покрытый изнутри пленкой фторированных аминокислот, загрязненную воду. Пленка связала PFAS за два часа и удерживала эти вещества в течение суток. Путем взбалтывания пленку можно превратить в шарики и без особых усилий удалить.

В дальнейшем ученые планируют исследовать возможность очистки подобным образом воздуха.