MATERIAŁY SAMOGRUPUJĄCE SIĘ
(SELF ASSEMBLING MATERIALS)

Zjawisko samogrupowania się (samoorganizacji) można zdefiniować jako spontaniczne łączenie się pojedynczych, "rozrzuconych" elementów w uporządkowaną strukturę, bez ingerencji człowieka. Otrzymane struktury mogą przypominać płaszczyzny, lub trójwymiarowe bloki: są to rury, spiralne wstążki lub włókniste "kraty". Biomateriały, takie jak peptydy i proteiny oprócz zdolności samogrupowania się, mogą także wiązać atomy metali, jony i cząsteczki półprzewodników.

Materiały samogrupujące się

Typowe makrocząsteczki utworzone w wyniku samoorganizacji zawierają wiązania wodorowe, jonowe, hydrofobowe i Van Der Waalsa. Wymagane jest aby końcowy efekt grupowania się cząsteczek był stabilny (pomimo tego że wspomniane typy wiązań są raczej słabe), a kształt i własności zgodne z przyjętymi wymaganiami i założeniami.

Najbardziej znanymi i najpowszechniej stosowanymi materiałami samoorganizacyjnymi są związki z grupy aminokwasów, peptydów i protein.
Tzw. krótkie peptydy są łatwe do zaprojektowania oraz nadają się doskonale do poznawania natury zjawiska samorganizacji. Związki te mają duże potencjalne zastosowanie, np. jako "kratownice" do reperacji tkanek biologicznych, składowe elementów używanych do przechowywania leków, w biotechnologii, do budowania powierzchni biologicznych lub w nanotechnologii.

Obecnie znane są struktury samoorganizujących się cząsteczek o ciekawych własnościach, np. sztuczne proteiny, które potrafią zbudować strukturę wrażliwą na m.in. zmianę odczynu pH, struktury w kształcie rur, które przepuszczają wybrane typy jonów, struktury o budowie wielopłaszczyznowej czy wreszcie struktury połączonych ze sobą spiral.

Przykład samoorganizacji cząsteczek peptydów: wstążka spiralna wewnętrzna łączy się ze wstążką spiralną zewnętrzną	Makrocząsteczka peptydu V6D w kształcie rury.

Zdjęcie peptydu V6D wykonane elektronowym mikroskopem transmisyjnym, widoczne są struktury w kształcie mikrorur

Istnieje kilka możliwych sposobów grupowania się peptydów:

Samogrupowanie się cząsteczek jest wykorzystywane przy m.in. przy budowie nanostruktur i w inżynierii kryształowej. Zjawisko to jest połączeniem spontanicznego grupowania się molekuł z precyzyjnym dopasowywaniem się ich do siebie. Wykorzystuje się to do tworzenia cienkich błon, polimerów i kryształów o specyficznych własnościach, budowie i wystarczająco stabilnych, aby nimi "zarządzać".

Firma IBM używa technologii wynalezionej na Uniwersytecie Massachusetts, która pozwala budować polimery zdolne do samogrupowania się, przyjmując strukturę o kształcie plastra miodu i wymiarze 20nm. Takie cząsteczki są wykorzystywane później przy budowie procesorów, jako struktury kompatybilne z dwutlenkiem krzemu SiO2.

Kształt plastra miodu to nie jedyny, jaki zaprojektowali naukowcy z IBM. Interesujące są także cząsteczki zbudowane na bazie węgla, grupujące się w nanorury, które mogą być użyte przy produkcji tranzystorów.

Kolejnym potencjalnym zastosowaniem materiałów samoorganizujących się są wyświetlacze ciekłokrystaliczne, zbudowane na bazie specjalnej odmiany ciekłych kryształów, reagujących m.in. na jakiekolwiek zmiany ciekłej substancji w której są zanurzone.