ΥΠΟΒΑΘΡΟ ΣΠΟΥΔΑΣΤΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ Α: ΦΥΣΙΚΑ ΝΑΝΟ-ΥΛΙΚΑ

Transcript

1 ΥΠΟΒΑΘΡΟ ΣΠΟΥΔΑΣΤΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ Α: ΦΥΣΙΚΑ ΝΑΝΟ-ΥΛΙΚΑ Έχουμε πολλά φυσικά νανο-υλικά γύρω μας και σε αυτό το πείραμα θα μάθετε ότι δύο πολύ κοινά υλικά, το γάλα και η ζελατίνη, είναι όντως δύο από αυτά. Οι ιδιότητες αυτών των υλικών συνδέοντα άμεσα με την μοριακή υπερ-οργάνωσή τους, η οποία περιλαμβάνει νανο-δομές. Σε αυτό το πείραμα: 1. Θα ετοιμάσετε ζελατίνη και θα την εξετάσετε με ένα στυλό λέϊζερ για να επιβεβαιώσετε την κολλοειδή της φύση. 2. Θα επιβεβαιώσετε ότι το γάλα είναι ένα κολλοειδές και θα το επεξεργαστείτε με αξύ για να προκαλέσετε τη συσσωμάτωσή του. Αυτό το πείραμα θα σας δώσει την πρακτική απόδειξη του συνδέσμου μεταξύ δομής και λειτουργίας, και πώς οι χειρισμοί της μοριακής οργάνωσης ενός υλικού, όπως το γάλα, οδηγεί σε υλικά με διαφορετικό χρώμα, οσμή και γεύση! ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Φυσικά νανο-υλικά Πολλά υλικά που ανήκουν στον φυσικό κόσμο (ζωϊκό και ανόργανο) έχουν ιδιότητες οι οποίες είναι το αποτέλεσμα εγγενών νανο-δομών. Η αλληλεπίδραση του φωτός, του νερού και άλλων υλικών με αυτές τις νανο-δομές, δίνει στα φυσικά υλικά εντυπωσιακές ιδιότητες, τις οποίες μπορούμε να δούμε. Αυτές οι νανο-δομές προκύπτουν από την υπερ-μοριακή οργάνωση του υλικού: δεκάδες έως εκατοντάδες μόρια, που είναι ταξινομημένα σε σχήματα και μορφές στη νανο-κλίμακα. Έχουμε εκατοντάδες παραδείγματα της νανο-επιστήμης μπροστά στα μάτια μας καθημερινά, από τα geckos (μικρές σαύρες) που περπατούν ανάποδα στην Εικόνα 1. Παραδείγματα φυσικών νανο-υλικών. Από την επάνω αριστερή γωνία και δεξιόστροφα: μία πεταλούδα, το πόδι ενός gecko, φύλλα νεροκάρδαμου, γάλα. (Μνεία για το φωτογραφικό υλικό: Επάνω αριστερα, Wiki Commons, Creative Commons Attribute ShareAlike 3 - επάνω δεξιά: A. Dhinojwala, University of Akron, NISE network, ανατυπώθηκε υπό τους όρους και προϋποθέσεις του δικτύου NISE network κάτω, αριστερά: Wiki Commons, Creative Commons Attribute ShareAlike 3 κάτω δεξιά: inano, University of Aarhus, Creative Commons Attribution ShareAlike 3.0) Page 1 of 7

2 οροφή, προφανώς ενάντια στη βαρύτητα, έως τις πεταλούδες με ιριδίζοντα χρώματα και τις πυγολαμπίδες που φεγγοβολούν τη νύχτα. Στη Φύση συναντούμε κάποιες εντυπωσιακές λύσεις σε σύνθετα προβλήματα, με τη μορφή νανοδομών, με τις οποίες συνδέονται ακριβείς λειτουργίες. Σε αυτό το πείραμα, τα φυσικά νανο-υλικά που θα αναλύσετε είναι η ζελατίνη και το γάλα. Και τα δύο είναι τύποι κολλοειδών. Ένα κολλοειδές είναι ένας τύπος χημικού μίγματος, στο οποίο μία ουσία είναι διασκορπισμένη ομοιόμορφα δια μέσου μίας άλλης, αλλά τα σωματίδια της διασκορπισμένης ουσίας μόνο αιωρούνται στο μίγμα, δε διαλύονται εντελώς σε αυτό (αντίθετα με ένα διάλυμα). Αυτό συμβαίνει επειδή τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές είναι μεγαλύτερα από ότι σε ένα διάλυμα. Μιλώντας γενικά, ένα κολλοειδές αποτελείται από σωματίδια στην κλίμακα των nm. Είναι αρκετά μικρά για να διασκορπιστούν ομοιόμορφα και να διατηρήσουν μία ομογενή εμφάνιση, αλλά αρκετά μεγάλα για να διαχύσουν φως. Τα σωματίδια σε ένα κολλοειδές μπορεί να είναι τόσο καλά διασκορπισμένα, ώστε να έχουν την εμφάνιση ενός διαλύματος (π.χ. διαφάνεια). Ένας απλός τρόπος για να εξετάσετε εάν ένα μίγμα είναι διάλυμα ή κολλοειδές, είναι να φωτίσετε με μία δέσμη ακτίνων λέϊζερ μέσα στο μίγμα: το φως θα σκορπιστεί μόνο από το κολλοειδές. ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: ποτέ μην κατευθύνετε τις ακτίνες λέϊζερ κοντά στα μάτια ούτε να κοιτάζετε απευθείας μέσα στις ακτίνες! Σε αυτό το πείραμα θα συνειδητοποιήσετε ότι χωρίς αυτές τις νανο-δομές, τα κοινά υλικά όπως το γάλα, χάνουν την εμφάνιση και τη λειτουργία τους. Ζελατίνη Η ζελατίνη είναι μία άγευστη στερεά ουσία, η οποία προέρχεται από το κολλαγόνο που βρίσκεται μέσα στο δέρμα και τα οστά των ζώων. Χρησιμοποιείται ως πηκτικός παράγοντας στα τρόφιμα (τούρτες, κ.λπ) στη φαρμακευτική (π.χ. κάψουλες ζελατίνης) στα καλλυντικά προϊόντα και στη φωτογραφία. Η ζελατίνη είναι μία πρωτεϊνη που παράγεται από τη μερική υδρόλυση του κολλαγόνου που βρίσκεται στα οστά, στους συνδετικούς ιστούς, στα όργανα και σε κάποια έντερα θηλαστικών όπως οι χοίροι. Ωστόσο, η ζελατίνη από τα ψάρια γίνεται επίσης μία συνήθης πηγή. Τη ζελατίνη, τη βρίσκουμε συχνά σε μορφή σκόνης. Όταν αναμιγνύεται με νερό, δημιουργεί ένα διάλυμα υψηλού ιξώδους, το οποίο ψυχόμενο γίνεται πήκτωμα, σχηματίζοντας ένα κολλοειδές πήκτωμα. Το πήκτωμα της ζελατίνης λιώνει και γίνεται υγρό όταν ζεσταθεί και στερεοποιείται ξανά Page 2 of 7

3 όταν κρυώσει. Συνεπώς, η ύπαρξή της ως πήκτωμα περιορίζεται σε ένα συγκεκριμένο παράθυρο θερμοκρασίας. ΠΩΣ ΕΙΝΑΙ NANO; Πρόσφατες μελέτες με το Atomic Force Microscope (AFM) έδειξαν ότι η ζελατίνη είναι όντως διαμορφωμένη από πολυάριθμες νανο-δομές, οι οποίες έχουν διάφορα σχήματα ανάλογα με τον τύπο ζελατίνης που αναλύεται. Για παράδειγμα, μία ανάλυση AFM ζελατίνης που εξάγεται από το δέρμα γατόψαρου (Ictalurus punctatus) αποκάλυψε την παρουσία δακτυλιοειδών πόρων με διάμετρο κατά μέσο όρο 118 nm και σφαιρικές νανο-συσσωματώσεις με διάμετρο περίπου 260 nm. Η παρουσία αυτών των νανο-δομών, αποδεικνύει ότι η ζελατίνη είναι ένα κολλοειδές και εξηγεί τη συμπεριφορά διάχυσης του φωτός. Εικονα 2. AFM εικόνες ζελατίνης που εξάγεται από το γατόψαρο, αποκαλύπτοντας την παρουσία σφαιρικών νανο-δομών. (Μνεία για το φωτογραφικό υλικό: ανατυπώθηκε με την άδεια της Wiley-Blackwell Publishing Ltd from Yang et al., Journal of Food Science (2006), 72(8), pp c430-c440, copyright (2006) Wiley-Blackwell Publishing Ltd.). Γάλα Το αγελαδινό γάλα περιέχει μία σειρά βιομορίων, όπως λιπίδια και πρωτεϊνες, τα οποία διασκορπίζονται στο νερό. Η ποσότητα των πρωτεϊνών είναι μεταξύ 2.5 and 3.5% ανάλογα με τη ράτσα του ζώου, εκ των οποίων περίπου 80% είναι καζεϊνες (το υπόλοιπο είναι ορός γάλακτος ή πρωτεϊνες ορού). Τέσσερις πρωτεϊνες αποτελούν την ομάδα καζεϊνών: α s1 -καζεϊνη, α s2 -καζεϊνη, β-καζεϊνη και k- καζεϊνη. Οι καζεϊνες χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι είναι φωσφοροπρωτεϊνες που δημιουργούν ίζημα στο ph 4.6 (ισοηλεκτρικό σημείο), όπου σε αυτό το ph οι πρωτεϊνες ορού γάλακτος παραμένουν διαλυτές. Μία άλλη ιδιότητα των καζεϊνών είναι η ύπαρξή τους ως μικκύλια καζεϊνης, τα οποία είναι στην κλίμακα των nm. Τα μικκύλια περιέχουν τις καζεϊνες συνδυασμένες με ασβέστιο, φωσφορικό άλας και μία μικρή ποσότητα κιτρικού άλατος. Ως εκ τούτου, το γάλα είναι ένα κολλοειδές (ένα μίγμα ομοιόμορφα διασκορπισμένων νανο-σωματιδίων, το οποίο όμως μόνο αιωρείται σε ένα υγρό μέσο). Η παρουσία αυτών των μικκυλίων καθορίζει το λευκό χρώμα του γάλακτος, λόγω του ότι διαχέουν το φως. Page 3 of 7

4 ΑΠΟ ΤΗ ΔΟΜΗ ΣΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Η άρτια μοριακή αυτο-οργάνωση των πρωτεϊνών και των μετάλλων στο γάλα, είναι θεμελιώδης για την πραγματοποίηση της φυσικής του λειτουργίας μεταφοράς ασβεστίου από τη μητέρα στο νεογνό. Πολυάριθμες μελέτες αποκάλυψαν ότι αυτή η οργάνωση οδηγεί στις νανο-δομές, οι οποίες έχουν ακριβείς λειτουργίες (μικκύλια καζεϊνης). Στον επόμενο τομέα θα περιγράψουμε πώς αυτή ο οργάνωση προσδιορίζεται από ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις αλλά επίσης και από υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πρωτεϊνών που αποτελούν το γάλα και κάποιων μετάλλων που συνδέονται με τις πρωτεϊνες Χωρίς αυτή την άρτια οργάνωση, το ασβέστιο δεν θα παγιδευόταν στα μικκύλια του γάλακτος και η βιολογική λειτουργία του γάλακτος δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΓΑΛΑΚΤΟΣ Η επεξεργασία του γάλακτος με διάφορες κατεργασίες χρησιμοποιείται ευρέως στη γαλακτοκομική βιομηχανία. Για παράδειγμα, το γιαούρτι είναι ένα προϊόν γάλακτος που έχει υποστεί ζύμωση και προκύπτει από την ελεγχόμενη αύξηση συγκεκριμένων μικροοργανισμών, κυρίως βακτηρίων που μετατρέπουν τη λακτόζη (ζάχαρη του γάλακτος) σε γαλακτικό οξύ. Μειώνοντας το ph του γάλακτος, η πυκνότητα και η γεύση του αλλάζουν. Στην παρασκευή τυριού, χρησιμοποιούνται ένζυμα για να προκληθεί η συσσωμάτωση και ιζηματοποίηση των καζεϊνών. Οπως θα συζητήσουμε στον επόμενο τομέα, σε όλες τις μεθόδους επεξεργασίας γάλακτος, η μοριακή οργάνωση των καζεϊνών μεταβάλλεται, κάτι που οδηγεί στην πύκνωση, την ιζηματοποίηση και άλλες επιδράσεις. Η εμφάνιση, η γεύση και άλλες μάκρο ιδιότητες του γάλακτος είναι βαθιά συνδεδεμένες με την υπερ-μοριακή (νανο) δομή του. Σε αυτό το πείραμα θα χρησιμοποιήσετε ξύδι (μία πηγή οξέος) και θα θερμάνετε για να μεταβάλλετε τις ιδιότητες του γάλακτος. ΚΑΖΕΙΝΕΣ Η καζεϊνη στο γάλα (η οποία έχει ένα σχεδόν ουδέτερο ph, περίπου 6.7) φορτίζεται αρνητικά (I.P. είναι 4.6). Όλες οι καζεϊνες, εκτός από την k-καζεϊνη, χαρακτηρίζονται από την ικανότητα να ενώνονται με το Ca 2+ που προκύπτει κυρίως μέσω των υπολοίπων του φωσφορικού τους άλατος. Η ένωση του Ca 2+ είναι θεμελιώδης για το γάλα ώστε να επιτελέσει τη λειτουργία του, η οποία είναι να μεταφέρει το ασβέστιο (και άλλες θρεπτικές ουσίες) από τη μητέρα στο νεογνό. Κάθε καζεϊνη αποτελείται από μία διαφορετική ακολουθία πεπτιδίων και συνεπώς, έχει μία δευτερογενή και τριτογενή δομή. Page 4 of 7

5 ΜΙΚΚΥΛΙΑ ΚΑΖΕΙΝΗΣ: ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ Οι καζεϊνες στο γάλα θεωρείται ότι υπάρχουν ως μικκύλια καζεϊνης στην κλίμακα nm. Τα μικκύλια περιέχουν τις καζεϊνες συνδυασμένες με ασβέστιο, φωσφορικό άλας και μία μικρή ποσότητα κιτρικού άλατος. Η δομή των μικκυλίων καζεϊνης (όπως αυτή των ίδιων των καζεϊνών) αποτελεί ακόμη θέμα προς συζήτηση και έντονη έρευνα. Αφού όλες οι καζεϊνες κατέχουν μία υδρόφοβη περιοχή και μία πολική περιοχή, θεωρείται ότι οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, καθώς επίσης και οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, παίζουν ένα ρόλο στην αυτο-σύνδεση των καζεϊνών για να σχηματίσουν μικκύλια καζεϊνης. Τα μικκύλια καζεϊνης διαφέρουν από το πολυμερές υλικό των μεμονωμένων καζεϊνών σε μία κρίσιμη πλευρά: περιέχουν ανόργανο φωσφορικό άλας ασβεστίου, το οποίο υπάρχει στη μορφή μικρών μικροκρυσταλλικών εγκλεισμάτων, που ονομάζονται νανοσυμπλέγματα ασβεστίου. Το γεγονός ότι η σταθερότητα των μικκυλίων καζεϊνης δεν οφείλεται μόνο στην ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση, έχει αναδειχθεί από το γεγονός ότι τα μικκύλια καζεϊνης μπορούν να διαχωριστούν χρησιμοποιώντας ουρία, η οποία είναι ένας συντελεστής που δεν προκαλεί ρήξη στη συνδετική διάταξη ασβεστίου και φωσφορικού άλατος. Έχουν διατυπωθεί δύο τύποι συνδέσμων μεταξύ καζεϊνών στα μικκύλια καζεϊνης: - Ο πρώτος σύνδεσμος είναι υδρόφοβος, όπου δύο ή περισσότερες υδρόφοβες περιοχές διαφορετικών μορίων (ακαζεϊνών και β καζεϊνών) σχηματίζουν ένα συνδεδεμένο σύμπλεγμα. Αυτά σημειώνονται ως μία ορθογώνια μπάρα στην Εικόνα 3. - Ο δεύτερος σύνδεσμος αποτελείται από υδρόφιλα φορτισμένες περιοχές, που περιέχουν συμπλέγματα phosphoserine τα οποία δεσμεύουν στο κολλοειδές ασβέστιο νανο-συμπλέγματα φωσφορικού άλατος (σημειώνεται ως CCP στην Εικόνα 3). Οι k-καζεϊνες δεν έχουν την ομάδα phospheroserine για να ενωθούν με τα νανο-συμπλέγματα ασβεστίου συνεπώς η σύνδεσή τους είναι δυνατή μόνο μέσω υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων. Επίσης, τα μικκύλια δεν μπορούν να Εικόνα 3. Μοντέλο διπλής ένωσης σε μικκύλια καζεϊνης, με a, b και k- καζεϊνης που απεικονίζεται όπως αναγράφεται. Ανατυπώθηκε από: Horne D.S., Inter. Dairy Journal (1998), 8 (3), , με την άδεια του Elsevier. αναπτυχθούν περαιτέρω, πέρα από τις k-καζεϊνες, οι οποίες συνεπώς δρουν ως ένα εξωτερικό στρώμα στο μικκύλιο. Ο ρόλος των k-καζεϊνών είναι να σταθεροποιήσουν τα μικκύλια καζεϊνης, Page 5 of 7

6 παρεμποδίζοντας την υπερβολική ανάπτυξη και τη συσσωμάτωση των μικκυλίων, η οποία αλλιώς θα οδηγήσει σε καθίζηση. ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΣΥΣΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΩΝ ΜΙΚΚΥΛΙΩΝ ΚΑΖΕΪΝΗΣ Όπως περιγράφεται παραπάνω, θεωρείται ότι τα μικκύλια καζεϊνης έχουν μία περίπλοκη δομή, η οποία είναι μία αλληλεπίδραση υδρόφοβων και ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. Η διατήρηση της ακεραιότητας των μικκυλίων είναι μία εξισορροποιητική πράξη και υπάρχουν πολυάριθμες μέθοδοι για να διαταραχθεί αυτή η ισορροπία. Αυτές οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως στη γαλακτοκομική βιομηχανία για την παρασκευή τυριού και προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση όπως το γιαούρτι, κ.λπ. - η αύξηση του ph (σε περίπου 8) οδηγεί στη διάσπαση του μικκυλίου καζεϊνης, και η επίδραση είναι ότι το γάλα που έχει ζεσταθεί γίνεται πιο διαφανές. Ο λόγος που γίνεται αυτό είναι, ότι η αύξηση του ph από τη φυσική ουδετερότητα μετατρέπει τις ομάδες phosphoseryl από μεμονωμένα σε διπλά φορτισμένες μονάδες, οι οποίες δεν είναι πια ικανές να συνδέσουν τα νανο-συμπλέγματα του φωσφορικού άλατος ασβεστίου. Η αυξανόμενη αρνητική φόρτιση των μικκυλίων προκαλεί ηλεκτροστατική απώθηση, και τα μικκύλια διασπώνται. - η μείωση του ph στο ισοηλεκτρικό σημείο (4.6) προκαλεί διάσπαση των μικκυλίων καζεϊνης. Ο λόγος που γίνεται αυτό είναι ότι τα μικκύλια ασβεστίου υπάρχουν μόνο λόγω της παρουσίας του φωσφορικού άλατος ασβεστίου συνεπώς η διάσπασή του προκαλεί απαραίτητα αλλαγές στην σταθερότητα των μικκυλίων. Αν ένα οξύ (ένας δότης πρωτονίων) προστεθεί στο γάλα, η ομάδα phosophoseryl και η καρβοξυλική ομάδα στις πρωτεϊνες, γίνονται πρωτονιομένες, συνεπώς δεν έχουν πια την ικανότητα να αλληλεπιδρούν ηλεκτροστατικά με τα συμπλέγματα φωσφορικού άλατος ασβεστίου, και απελευθερώνονται από τα μικκύλια. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό δεν προκαλεί απαραίτητα τη διάσπαση των καζεϊνών από τα μικκύλια. Σε θερμοκρασίες κάτω των 25 C, προκύπτει αυξανόμενη διάσπαση, αλλά αλλιώς οι καζεϊνες παραμένουν στα μικκύλια. Αυτή η επίδραση θα εξεταστεί σε αυτό το πείραμα προσθέτοντας ξύδι (πηγή οξέος) σε κρύο γάλα. Ο λόγος βρίσκεται στο γεγονός ότι η σταθερότητα των μικκυλίων καζεϊνης δεν συνδέεται αποκλειστικά με την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση, αλλά και με τις υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις. Οι τελευταίες εξαρτώνται εξαιρετικά από τη θερμοκρασία: οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις είναι ισχυρότερες σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Συνεπώς, οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις διατηρούν τη σταθερότητα των μικκυλίων καζεϊνης σε κρύο γάλα, ακόμη κι αν το ph του μειωθεί στο ισοηλεκτρικό σημείο. Αφετέρου, αν προκύψει οξίνιση αφού το γάλα έχει ζεσταθεί (περίπου στους 60 C), τα μικκύλια διασπώνται (το φωσφορικό άλας ασβεστίου απελευθερώνεται από το μικκύλιο) και θα συσσωματωθεί λόγω αυξημένων Page 6 of 7

7 ηλεκτροστατικών δυνάμεων και αυξημένης υδρόφοβης αλληλεπίδρασης. Αυτό θα εξεταστεί σε αυτή την άσκηση προσθέτοντας ξύδι σε ζεστό ή κρύο γάλα. - Η επίθεση χυμοσίνης οδηγεί στην καθίζηση του μικκυλίου και στο σχηματισμό μίας στάρπης (τυρόπηγμα). Αυτή η διαδικασία υιοθετείται στην παρασκευή τυριού. Η Χυμοσίνη είναι ένα ένζυμο, το οποίο είναι η ενεργός αρχή στην πυτιά, που εξάγεται από το στομάχι του μοσχαριού και χρησιμοποιείται στην παρασκευή τυριού. Η Χυμοσίνη επιτίθεται συγκεκριμένα σε μία μονή σύνδεση στην k-καζεϊνη. Όπως αναφέρεται παραπάνω, η παρουσία των k-καζεϊνών είναι θεμελιώδης για τη γενικότερη σταθερότητα του μικκυλίου καζεϊνης συνεπώς η διατάραξή της προκαλεί την απώλεια σταθερότητας στο μικκύλιο, τη συσσωμάτωση και πιθανώς το σχηματισμό στάρπης. - Η ελεγχόμενη πρόσθεση βακτηρίου γαλακτικού οξέος (βακτήρια που παράγουν γαλακτικό οξύ όπως Lactobacillus, Lactococcus, και Leuconostoc) υπό συγκεκριμένες προϋποθέσεις επεξεργασίας, οδηγεί στα γαλακτοκομικά προϊόντα που έχουν υποστεί ζύμωση, όπως το γιαούρτι. Αυτή η επεξεργασία διαφέρει από την απλή οξίνιση καθώς το γάλα θερμαίνεται και οι πρωτεϊνες ορού επίσης ενσωματώνονται. Η πήξη προκαλείται από την οξίνιση, όμως δεν οδηγεί στο σχηματισμό στάρπης αλλά σε ένα προϊόν που είναι πιο υδαρές από το πλήρες γάλα. ΤΙ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΔΙΔΑΞΕΙ ΑΥΤΟ ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΓΙΑ ΤΟ ΝΑΝΟ; Μέσω αυτής της άσκησης θα μάθετε δύο βασικές έννοιες: - Δομή σημαίνει φυσικές ιδιότητες (χρώμα, οσμή, κ.λπ): τα υλικά στον πραγματικό φυσικό κόσμο, όπως το γάλα, εμφανίζονται έτσι λόγω των άρτιων νανο-δομών που κατέχουν. Το γάλα είναι λευκό επειδή περιέχει κολλοειδή νανο-σωματίδια (μικκύλια). Aν τροποποιήσουμε τη δομή αυτών των μικκυλίων, τροποποιούμε κάποιες μάκρο ιδιότητες του γάλακτος όπως το χρώμα και η οσμή. - Δομή σημαίνει λειτουργία: τα φυσικά υλικά έχουν πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες οι οποίες υπαγορεύονται από την άρτια υπερ-οργάνωση των μορίων τους (νανο-δομές). Αν τις τροποποιήσουμε, μπορούμε να αποκτήσουμε ένα υλικό με νέα λειτουργία. Στην παραγωγή τυριού, η τροποποίηση των μικκυλίων καζεϊνης μέσω συγκεκριμένων επεξεργασιών (π.χ. η επεξεργασία με χυμοσίνη ή η ζύμωση με βακτήρια γαλακτικού οξέος) οδηγεί σε διάφορα προϊόντα (τυρί, γιαούρτι, κ.λπ.). Αυτή ακριβώς είναι η έννοια της νανο-τεχνολογίας: η σχεδίαση νέων υλικών με νέες λειτουργίες, που προκύπτουν από χειρισμούς στην μοριακή τους οργάνωση. Page 7 of 7