取一公斤聚異氰化物聚合物。將其均勻撒在奧運游泳池中。輕輕加熱。幾分鐘內，您的果凍就做好了。可供 2500 萬人享用。
荷蘭奈梅亨拉德堡大學的材料化學家艾倫·羅文正在描述他實驗室開發的一種非凡聚合物的特性，該聚合物於今天在《自然》雜誌上公佈。他實際上並沒有進行遊泳池實驗，但聽起來他很想嘗試一下。當涉及到形成凝膠時，他興奮地說，他的聚合物“可能是世界上最好的——比其他任何東西好一個數量級”。
但它提供的不僅僅是破紀錄的甜點量：芝加哥大學的生物物理學家瑪格麗特·加德爾說，它是第一個可以匹配許多生物聚合物剛度的合成聚合物。她撰寫了一篇新聞與評論文章來配合該出版物。“幾乎所有的生物聚合物，如 DNA 或膠原蛋白，都具有一定的固有剛性，”她解釋說；相比之下，合成聚合物往往非常鬆散。
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羅文的聚合物鏈具有螺旋骨架，側面突出數千個短肽，每個短肽都帶有由重複的碳和氧鏈組成的長尾巴。相鄰肽中的氮和氫原子相互鍵合，賦予骨架剛性，而碳和氧尾巴很容易抓住水分子，使聚合物極易溶解。
該聚合物具有螺旋骨架（紅色）和與相鄰鏈連線的尾巴（藍色）。
圖片：Kouwer, P. H. J. 等，《自然》雜誌
堅固的結構
一旦聚合物溶解，加熱會導致尾巴擠走水分子並與相鄰的聚合物鍊形成連線。當溫度高於某個特定溫度時，溶液會在幾秒鐘內轉化為凝膠，因為鏈條會自組裝成大約 10 奈米寬的束。與活細胞中的生物聚合物或繩索中的纖維一樣，束狀結構會使整個結構變硬。羅文說：“奈米尺度的機制與宏觀尺度相同。”
研究人員已經知道成束對於加強生物聚合物非常重要。但是羅文的團隊測量了單個鏈條和束狀結構的剛度，並顯示了兩者的關係。“現在我們瞭解了原理，我們可以開始以更低的濃度製造凝膠，”羅文預測說。
該聚合物在加熱時形成凝膠的能力相對不尋常：大多數凝膠的情況恰恰相反。例如，明膠溶液必須冷卻才能形成果凍。羅文設想，將他聚合物的冷溶液倒在傷口上以保護組織，當溫度升至體溫時，會迅速形成凝膠屏障；當不再需要時，使用冰袋可以使其液化。研究人員現在正在對這一概念進行測試，“用我們放在 40 °C 烤箱中的豬腿，”羅文說。