Ученые в АГУ нашли способ получить широкий спектр упругих свойств паутины, используя сложный, но неинвазивный метод лазерного рассеяния света.

“Паутина имеет уникальное сочетание механической прочности и эластичности, что делает ее одним из самых сложных материалов, которые мы знаем”, – сказал Джеффри Ягер, профессор отдела АСУ химии и биохимии и ведущий исследователь. “Эта работа представляет собой наиболее полное понимание основных механических свойств паутины”.

Паутина является исключительным биологическим полимером, связанным с коллагеном (материал из кожи и костей), но гораздо более прочным и сложным по своей структуре. Команда химиков изучала молекулярную структуру, чтобы подготовить материалы от бронежилетов до искусственных сухожилий.

Обширный набор упругих и механических свойств паутины, полученных командой АГУ, является первым в своем роде и значительно облегчит будущее изучение взаимодействия механических свойств и молекулярной структуры паутины с целью ее воспроизводства.

В экспериментах ученые использовали лазер очень низкой мощности, менее 3,5 милливатт. Запись прохождения лазерного луча через неповрежденную паутину позволила исследователям создать карту упругой жесткости каждой паутины без деформации или разрушения.

Были изучены четыре типа паутины: Nephila clavipes (на снимке), A. аurantia, западная черная вдова L. Hesperus и  зеленый паук-рысь P.Viridans, который не строит сети для ловли добычи, но имеет большие нити с упругими свойствами, аналогичными свойствам других изученных видов.

Ученые исследовали один из наиболее изученных аспектов паутины, а именно, уникальные свойства суперсокращения. Паутина впитывает воду при воздействии высокой влажности. Погружение в воду приводит к усадке волокна до 50 процентов со 100-процентной влажности.

Их результаты согласуются с гипотезой, что суперсокращение помогает адаптировать свойства паутины во время высыхания. Этот тип поведения, в частности изменение механических свойств регулированием содержания воды, является вдохновляющим с точки зрения структуры.

“Это исследование является уникальным, так как мы можем извлечь все упругие свойства паутины, которые не могут быть и не были измерены обычными тестами”, заключил Ягер.