Stimuleringsgevoelige materialen kunnen reageren op fysieke krachten met structurele faseovergangen. Dit geldt ook voor mengsels van biopolymeer en oppervlakteactieve stoffen, meldt een onderzoek door Duitse en Chinese wetenschappers nu. Verrassend genoeg, de nieuw aangenomen fasen blijven bestaan ​​na verwijdering van de spanning en kunnen worden gedetecteerd door een eenvoudige optische uitleestechnologie. Biometrische vingerafdrukdetectie is een aantrekkelijke toepassing voor deze technologie. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie .

Vloeibare kristallen zijn vormanisotrope moleculen die verschillende geordende fasen kunnen aannemen, afhankelijk van de fysieke omstandigheden. Temperatuur, druk, of lading kan kleurverschuivingen veroorzaken, donker-licht schakelaars, of een dubbelbrekend uiterlijk, die allemaal veranderingen in de moleculaire orde vertegenwoordigen. Dergelijke overgangen kunnen ook voorkomen in gels, en zelfs in zepen met micellaire overgangen. Het chemische systeem ontwikkeld door Andreas Herrmann aan de Rijksuniversiteit Groningen, Nederland, en collega's van de Chinese Academie van Wetenschappen, is een complex van een supercharged polypeptide met een kationische oppervlakteactieve stof. De stroperige vloeistof nam dubbele brekingspatronen aan nadat hij eenvoudig was aangeraakt, om details zoals die van een vingerafdruk te onthullen.

Op zoek naar het gedrag van biologische vloeistoffen, de wetenschappers ontwierpen een reeks supercharged polypeptiden die biologische zachte materialen vormen met interessante eigenschappen wanneer ze worden gecombineerd met moleculen die de tegenovergestelde lading leveren. De supercharged polypeptiden bestonden uit vijf aminozuur herhalende eenheden met één of twee negatief geladen glutaminezuurresiduen binnen elke eenheid. Als de kationische oppervlakteactieve stof, de onderzoekers ontwierpen een aromatisch azobenzeen met aan de ene kant een positieve lading en aan de andere kant een hydrofobe keten. Opgeteld, het polypeptide en de oppervlakteactieve stof vormden een waterrijke vloeistofdruppel van het polypeptide met een oranje tint. In deze vloeistof vonden de wetenschappers geen moleculaire ordening, dubbele breking, of diffractiepatroon, en slechts een isotrope viskeuze vloeistof.

Een dwarskracht stimuleerde een andere reactie. Stromend water of de aanraking van een vinger maakte het monster dubbelbrekend, en geordende patronen waren duidelijk, meldden de auteurs. Deze geordende structuren leken op de lange-afstand lyotrope vloeibaar kristallijne fasen die typisch zijn voor mengsels die oppervlakteactieve stoffen bevatten. Verrassend genoeg, dat bevel bleef bestaan, zelfs na het verwijderen van de schaar. Een gepolariseerde optische microscoop detecteerde dubbele brekingspatronen die de textuur van het afschuifgereedschap gevoelig vastlegden. Met andere woorden, de details, de ribbels en lijnen op de vingertop waaruit een vingerafdruk bestaat, waren goed vertegenwoordigd in de polarisatiemicrofoto's.

Deze opmerkelijke ontdekking suggereert dat de supercharged polypeptidevloeistof, in principe, worden gebruikt voor biometrische detectie. Terwijl moderne vingerafdruksensoren die niet gebaseerd zijn op inktprinten, vertrouwen op fijn afgestelde elektronica, de wetenschappers presenteren een andere opstelling met microscopische dubbele breking uitlezing. Echter, de exacte voorwaarden voor de faseovergangen in het materiaal en de onderliggende mechanismen moeten nog worden onderzocht, merken de auteurs op.