Een nieuwe generatie aansteker, sterkere kunststoffen zouden kunnen worden geproduceerd met behulp van een ingewikkeld chemisch proces dat door wetenschappers is bedacht.

Chemici werken op nanoschaal - 80, 000 keer kleiner dan een haarbreedte - zijn erin geslaagd om moleculen in complexe knopen te binden die materialen een uitzonderlijke veelzijdigheid zouden kunnen geven.

Door draden van atomen te weven in de vorm van vijfpuntige sterren, onderzoekers van de Universiteit van Edinburgh hebben de bouwstenen gemaakt van materialen die uiterst flexibel en schokabsorberend kunnen zijn.

Ze hopen dat de nieuwe moleculen - bekend als pentafoil-knopen - de kenmerken zullen nabootsen van complexe knopen die worden aangetroffen in eiwitten en DNA, die helpen om sommige stoffen elastisch te maken.

Van natuurlijk rubber, bijvoorbeeld, 85 procent van zijn elasticiteit wordt veroorzaakt door knoopachtige verstrikkingen in de molecuulketen.

Het creëren van geknoopte structuren in het laboratorium moet het voor wetenschappers gemakkelijker maken om precies te observeren en te begrijpen hoe verstrengelingen de eigenschappen van een materiaal beïnvloeden.

En materialen kunnen produceren met een specifiek aantal goed gedefinieerde knopen, in plaats van het willekeurige mengsel dat voorkomt in de hedendaagse kunststoffen en polymeren, wetenschappers zouden meer controle kunnen uitoefenen bij het ontwerpen van materialen.

Het onderzoek, gefinancierd door de Engineering and Physical Sciences Research Council, wordt gerapporteerd in Natuurchemie logboek.

Het Edinburgh-team, werken met onderzoekers van de Universiteit van Jyväskylä in Finland, is de eerste die een knoop maakt met vijf kruispunten.

de vijfbladige, ook bekend als een zegelknoop van Salomo, heeft symbolische betekenis in veel culturen en is het centrale embleem op de vlaggen van Marokko en Ethiopië.

Het is buitengewoon moeilijk om moleculen opzettelijk in knopen te knopen zodat de eigenschappen ervan kunnen worden bestudeerd. Tot nu, alleen het eenvoudigste type knoop - de klaver, met drie kruispunten - is gemaakt door wetenschappers.

Opmerkelijk, de draad van atomen die het Edinburgh-team in een vijfsterrenknoop heeft gebonden, is slechts 160 atomen lang en meet een 16-miljoenste millimeter.

Met behulp van een techniek die bekend staat als zelfassemblage, de onderzoekers produceerden een chemische reactie waarbij atomen chemisch werden geprogrammeerd om zich spontaan in de gewenste knoop te wikkelen.

Hoofdonderzoeker David Leigh, Forbes hoogleraar organische chemie aan de Universiteit van Edinburgh, zei:"Het is erg vroeg om met zekerheid te zeggen, maar het type mechanische verknoping dat we zojuist hebben uitgevoerd, kan leiden tot zeer lichte maar sterke materialen - iets dat lijkt op een moleculaire maliënkolder.

"Het zou ook materialen kunnen produceren met uitzonderlijke elastische of schokabsorberende eigenschappen omdat moleculaire knopen en verstrikkingen nauw verbonden zijn met die kenmerken. Door beter te begrijpen hoe die structuren werken - en ze op bestelling te kunnen maken - zouden we materialen moeten kunnen ontwerpen die die architecturen met meer effect uitbuiten."