Nanomechanics of cellulose deformation reveal  molecular defects that facilitate natural deconstruction

纤维素形变的纳米力学揭示了有利于自然解构的分子缺陷

来源：PANS

IF：9.58

摘要：围绕纤维素材料利用的技术已经在人类社会中存在了数千年，在许多材料中，受控的引入缺陷提供了一种调节特性，引入反应性和调节各种应用的功能的方法。缺陷在决定纤维素性能方面的重要性日益得到认可。然而，要充分利用纤维素中的缺陷，使其有益于生物质材料的转化应用，就需要更好地理解缺陷诱导的机制和相应的带来的分子水平的影响，我们已经确定了纤维素纳米纤维的大分子结构和机械行为之间的基本关系，当原纤维经受超过特定阈值的弯曲应力时可以诱导分子缺陷。通过纳米操作，成像和分子模拟，我们证明纤维素纳米纤维倾向于在弯曲应力下形成扭结缺陷，并且这些大分子特征通常伴随着葡聚糖链的断裂。在部分酶消化后直接观察变形的纤维素原纤维显示，进行性纤维素酶利用这些缺陷作为水解的起始位点。 总的来说，我们的研究结果提供了对纤维素组件的结构，力学和反应性之间相互作用的精确理解