Um minúsculo verme de cerdas, contorcendo-se ao redor do oceano, pode estender sua mandíbula para fora da boca para enredar sua presa. A mandíbula de mudança de forma do verme, rígido na base e flexível no final, é feito de um único material contendo o mineral zinco e o aminoácido histidina, que juntos governam o comportamento mecânico da junta por meio do que é conhecido como química de coordenação de metal.

Cientistas como LaShanda Korley, Distinto Professor Associado de Ciência e Engenharia de Materiais e Engenharia Química e Biomolecular na Universidade de Delaware, deseja recriar essas químicas e construir estruturas semelhantes em materiais sintéticos. Ao fazê-lo, eles podem desenvolver novos, materiais aprimorados para uso em sensores, aplicações de saúde, e muito mais. Produtos químicos como esses são onipresentes na natureza. A interação ferro-proteína no sangue humano, por exemplo, pode ser um determinante de doença.

Em um artigo publicado na edição de julho de 2019 da European Polymer Journal , Korley, juntou-se o estudante de doutorado em ciência e engenharia de materiais Chase Thompson e o associado de pós-doutorado Sourav Chatterjee, descreveu como eles construíram uma rede de materiais, feito de zinco e polímeros, que imitava o gradiente mecânico da mandíbula de um verme de cerdas.

Este projeto, o culminar de mais de cinco anos de trabalho, foi financiado por uma bolsa da National Science Foundation. O objetivo é utilizar sistemas de materiais naturais para entender como controlar a interação de recursos estruturais, especialmente propriedades mecânicas, combinando estruturas dinâmicas e permanentes, disse Korley.

"A ideia é:você pode juntar duas coisas que realmente não gostam uma da outra e utilizar essa ideia de dinâmica como uma forma de controlar como a energia é liberada no sistema, o que está relacionado ao comportamento mecânico? ”, disse ela.

A equipe imitou a arquitetura do sistema da mandíbula do verme de cerdas adicionando um polímero supramolecular coordenado com zinco em uma rede de polietilenoglicol reticulada covalentemente. Com as concentrações certas, eles descobriram que podiam governar as propriedades mecânicas do material. "A rede permanente que usamos para hospedar essas interações dinâmicas é uma boa plataforma para alcançar essas estruturas gradientes, "disse Thompson. Em seguida, ele planeja investigar maneiras de influenciar a memória de forma e outras propriedades desses materiais.

Korley utiliza inspiração da natureza para projetar uma variedade de materiais. Ela é a investigadora principal do PIRE:Bio-Inspired Materials and Systems, um de cinco anos, Concessão de US $ 5,5 milhões da National Science Foundation.

Através deste projeto, Korley e colaboradores da Case Western Reserve University, a Universidade da Califórnia, San Diego, a Universidade de Chicago, A Universidade de Friburgo da Suíça e a Universidade de Strathclyde do Reino Unido estão estudando e desenvolvendo materiais que podem mudar a resistência em resposta ao ambiente, são implantes biológicos mais seguros e eficazes, transmitir sinais elétricos semelhantes aos nervos, e pode responder ao ambiente para iniciar processos biológicos, tudo para uso em aplicações de robótica leve.

Por exemplo, pesquisadores estão estudando maneiras de fazer materiais que são fortes como seda de aranha e materiais que mudam de forma em resposta à umidade, como pinhas, que abrem em condições secas e fecham em condições úmidas. Eles também estão utilizando as propriedades exclusivas dos materiais que descobriram para desenvolver novos materiais impressos 3-D.

O estudo de materiais macios e polímeros, há muito uma força na UD, está crescendo, em parte graças à experiência de Korley. Korley e Thomas H. Epps, III, Thomas e Kipp Gutshall Professor Sênior de Desenvolvimento de Carreira em Engenharia Química e Biomolecular e Ciência e Engenharia de Materiais, também formaram um novo centro de pesquisa, o Centro de Pesquisa em Matéria Macia e Polímeros (CRISP). Korley e Epps estão colaborando com pesquisadores da Chemours e publicaram recentemente um artigo de revisão sobre as relações estrutura-propriedade em revestimentos de superfícies poliméricas na revista ACS Applied Polymer Materials.

O empreendimento de pesquisa de Korley também envolve a divulgação para alunos de graduação, que podem se beneficiar muito com a experiência de pesquisa que complementa seu trabalho em sala de aula.

"A pesquisa oferece uma plataforma para tirar esse treinamento fundamental da sala de aula e ser capaz de aplicá-lo a um problema, "ela disse." No laboratório, os alunos aprendem a pensar sobre os problemas, exibir e comunicar seu trabalho, e ser líderes e jogadores de equipe. Temos todos esses aspectos em nossos cursos, mas acho que há uma maneira holística de a pesquisa de graduação treinar os alunos para fazer isso. "

Korley é igualmente apaixonado por atividades de extensão que apresentam as meninas no ensino médio à ciência e à engenharia. Alunos de seu laboratório estiveram envolvidos em aulas particulares na Serviam Girls Academy em New Castle, Delaware.

"O mais importante para mim é causar um impacto, ser colaborativo, para realmente se envolver com a comunidade mais ampla, "ela disse." Isso é importante para mim. "