“TAU 用自修复玻璃打破极限”

特拉维夫大学（TAU）研究人员创造了一种与水接触后会形成的透明自修复粘性玻璃。

特拉维夫大学的研究人员创造了一种具有独特甚至相互矛盾特性的新型玻璃，如既是强粘合剂（粘性）又极其透明。这种玻璃在室温下与水接触时会自发形成，可能会在光学和电光学、卫星通信、遥感和生物医学等一系列不同行业中引发变革。这种玻璃由来自以色列和世界各地的研究人员团队发现，由特拉维夫大学生命科学学院 Shmunis 生物医学与癌症研究学院和工程学院材料科学与工程系的博士生Gal Finkelstein-Zuta和Ehud Gazit教授领导。研究结果于上周发表在权威科学期刊《自然》上。

“在我们的实验室中，我们研究生物融合，并特别利用生物学的奇妙特性来生产创新材料”，Ehud Gazit教授（2015年Kadar Family Award获得者）解释道。“除其他外，我们还研究氨基酸序列，这是蛋白质的构成单元。氨基酸和肽具有相互连接并形成具有特定周期性排列的有序结构的自然倾向，但在研究过程中，我们发现了一种与我们已知的所有物质都不同的独特肽：它没有形成任何有序模式，而是形成了非晶态、无序的模式，这描述了玻璃”。

（从左到右）Gal Finkelstein-Zuta和Ehud Gazit。

只需加水

在分子层面上，玻璃是一种分子结构无序的类液体物质。然而，其机械性能却类似于固体。玻璃通常是通过快速冷却熔融材料并在它们结晶之前“冷冻”在这种状态下而制成的，由此产生的无定形状态使其具有独特的光学、化学和机械性能，以及耐久性、通用性和可持续性。特拉维夫大学的研究人员发现，由三个酪氨酸序列（YYY）组成的芳香肽在室温条件下，在水溶液蒸发时会自发形成分子玻璃。

“我们所知的商用玻璃是通过快速冷却熔融材料制成的，这一过程称为玻璃化”，Gal Finkelstein-Zuta说道。“无定形类液体组织应在它以能量效率更高的方式（如晶体）排列之前固定下来，这需要能量——必须将其加热到高温并立即冷却。另一方面，我们发现的这种由生物构建块制成的玻璃在室温下会自发形成，无需能量，如高温或高压。只需将粉末溶解在水中——就像冲调果味粉一样，玻璃就会形成。例如，我们用新型玻璃制作了透镜。我们无需经历漫长且复杂的研磨和抛光过程，只需将一滴滴在表面上，并通过仅调整溶液体积来控制其曲率，从而控制焦点”。

制备后的固体肽玻璃。

特拉维夫大学的这种创新玻璃的特性在世界上是独一无二的，甚至相互矛盾：它非常坚硬，但可以在室温下自我修复；它是一种强粘合剂，同时，它在从可见光到中红外光谱范围内的广泛光谱范围内都是透明的。

坚不可摧的奇迹

“这是人们首次在简单条件下成功创造出分子玻璃”，Ehud Gazit教授说道，“但我们创造的玻璃的特性同样重要。这是一种非常特殊的玻璃。一方面，它非常坚固，另一方面，它非常透明——比普通玻璃更透明得多。我们所知的普通硅酸盐玻璃在可见光范围内是透明的，而我们创造的分子玻璃在红外光谱深处也是透明的。这在卫星、遥感、通信和光学等领域有许多用途。它也是一种强粘合剂，可以将不同的玻璃粘合在一起，同时，可以修复其中产生的裂缝。这是一组世界上任何玻璃都不具备的特性，在科学和工程领域具有巨大潜力，而我们是从单一肽（一小块蛋白质）中获得这一切的”。