Η νέα θεωρία ανέρχεται σε αυτό που γνωρίζουμε για το πώς τα φορτισμένα μακρομόρια αυτοσυναρμολόγηση
Τα φορτισμένα μακρομόρια είναι μόρια που έχουν καθαρό ηλεκτρικό φορτίο. Όταν αυτά τα μόρια διαλύονται σε νερό, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω ηλεκτροστατικών δυνάμεων. Αυτές οι δυνάμεις μπορούν να προκαλέσουν την αυτο-συναρμολόγηση των μορίων σε μια ποικιλία δομών, όπως κρυστάλλους, πηκτές και μεμβράνες.
Η τρέχουσα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα φορτισμένα μακρομόρια αυτο-συναρμολόγησης βασίζεται στη θεωρία Debye-Hückel, η οποία αναπτύχθηκε στις αρχές του 20ού αιώνα. Η θεωρία Debye-Hückel προβλέπει ότι οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φορτισμένων μακρομορίων είναι μεγάλης εμβέλειας και απωθητικών. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια θα τείνουν να παραμένουν όσο το δυνατόν πιο μακριά ο ένας από τον άλλο, γεγονός που θα οδηγήσει στο σχηματισμό ανοικτών, διαταραγμένων δομών.
Ωστόσο, η νέα θεωρία που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές του Πανεπιστημίου του Illinois δείχνει ότι οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ φορτισμένων μακρομορίων μπορεί στην πραγματικότητα να είναι βραχυπρόθεσμα και ελκυστικά. Αυτό σημαίνει ότι τα μόρια θα τείνουν να συσσωρεύονται μαζί, γεγονός που θα οδηγήσει στο σχηματισμό πιο συμπαγών, διατεταγμένων δομών.
Η νέα θεωρία βασίζεται σε ένα συνδυασμό θεωρητικών υπολογισμών και πειραματικών μετρήσεων. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ φορτισμένων μακρομορίων επηρεάζονται από το μέγεθος και το σχήμα των μορίων, καθώς και από τη συγκέντρωση του αλατιού στο διάλυμα. Οι πειραματικές μετρήσεις επιβεβαιώνουν ότι η νέα θεωρία μπορεί να προβλέψει με ακρίβεια τη συμπεριφορά αυτοσυναρμολόγησης των φορτισμένων μακρομορίων.
Η νέα θεωρία θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις για το σχεδιασμό νέων υλικών. Για παράδειγμα, η θεωρία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό νέων υλικών που είναι ισχυρότερα και πιο αγώγιμα. Η θεωρία θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση των βιολογικών διεργασιών, όπως ο σχηματισμός κυτταρικών μεμβρανών και η συναρμολόγηση των ιών.
"Η νέα μας θεωρία παρέχει έναν νέο τρόπο κατανόησης του τρόπου με τον οποίο τα φορτισμένα μακρομόρια αυτο-συναρμολόγησης", δήλωσε ο ηγέτης της μελέτης καθηγητής Jianhua Xing. "Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων υλικών και στην καλύτερη κατανόηση των βιολογικών διεργασιών".
