Edderkoppesilke har større brudstyrke end stål, og er derfor de seneste årtier blevet hyldet som den nye superfiber af både forskere og virksomheder.
Viden om edderkoppesilkens egenskaber har længe været et mål - både for materialevidenskaben og for firmaer, der vil anvende materialet til eksempelvis airbags eller kirurgisk tråd.
Forskere vil blandt andet gerne identificere, hvorfor materialet har så høj en brudstyrke og grad af elasticitet.
Ved at regne på materialets struktur har tyske og kinesiske forskere nu afdækket edderkoppens supersilke.
»Forskerne spekulerer selv i, at deres resultater kan bruges til produktion af syntetisk edderkoppesilke, og jeg vil også mene, det nye resultat vil være medvirkende til, at det kan lade sig gøre,« siger Kristoffer Almdal, professor ved DTU Nanotech.
Høj brudstyrke skyldes god kombination
Edderkoppesilke består af proteiner med områder, der er struktureret forskelligt. Områderne kan være såkaldt krystallinske eller såkaldt amorfe.
De krystallinske områder i silken minder i struktur om en amerikansk storby. Hvis du stod på et atom i materialet, ville du kunne forudse mønstret af atomer, ligesom du kan forudse vejmønsteret i amerikanske storbyer.
»De amorfe områder minder mere om europæiske byer i deres struktur. Du kan godt sige lidt om, hvordan de vil være struktureret, hvis du ved noget om deres alder og historie, men de er noget sværere at regne på,« forklarer Kristoffer Almdal.
De krystallinske områder giver silken stivhed, mens de amorfe områder giver materialet elasticitet.
Forskerne har undersøgt balancen mellem områderne for at identificere den gode kombination af de to områder.
På baggrund af studiet mener forskerne, det vil kunne lade sig gøre at skabe en endnu stærkere syntetisk edderkoppesilke, end den vi finder i naturen.
Mangler en etape på vej mod edderkoppesilke
Forskerne undersøgte også, om proteinerne i de to områder ligger parallelt med hinanden - eller om de ligger tilfældigt. Forskernes modeller viser, at det er mest sandsynligt, de ligger tilfældigt.
»Det er gode nyheder, for hvis de lå arrangeret på en snedig måde fra naturens side, ville det være langt sværere at eftergøre i et laboratorium,« siger Almdal.
Forskerne har udelukkende analyseret på strukturen i materialet, ikke på hvilken proces, der skaber den kombination af krystallinske og amorfe områder, som karakteriserer edderkoppesilken.
Derfor mangler endnu en etape, inden resultatet vil kunne bruges til at skabe en syntetisk edderkoppesilke, forklarer Almdal.
\ Forskerne har brugt to modeller til at regne sig frem til resultaterne.
Enatomar model, der er meget detaljeret, bruges til at regne på særligt udvalgte områder i materialet.
En såkaldt’skelet-model’, er den forsimplede model forskerne anvendte til analyse af hele silkeproteinet.
»Udregningsmodellerne er en usikkerhed ved et resultat som dette. Det fremgår ikke helt tydeligt, hvordan den forsimplede model er tilpasset til den atomare model,« siger Kristoffer Almdal.
Hvis ikke forskerne havde valgt at bruge en forsimplet model til at regne på edderkoppesilken skulle computeren imidlertid have brugt en million timer på udregningen.
