У отвечающего за загар пигмента обнаружили свойства магнита

Британские и российские физики обнаружили в эумеланине — пигменте, придающем коже и волосам человека коричневый цвет — эффект, который в кристаллах приводит к возниковению магнетизма.

Исследователи из МФТИ, ОИЯИ и Университета Суонси впервые обнаружили в биологическом материале — пигменте эумеланине — взаимодействие, приводящее к возникновению магнитного упорядочивания. Их работа опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

Эумеланин — пигмент, который придает коже, волосам и глазам человека коричневые оттенки. Как и все меланины, этот полимер обладает рядом свойств, делающих его интересным для физиков: он при определенных условиях проводит электричество, стабилизирует радикалы (неспаренные электроны), эффективно поглощает опасные коротковолновые фотоны.

Ранее было показано, что вода изменяет химический состав меланинов, увеличивая концентрацию мономеров, содержащих неспаренные электроны. Российские исследователи совместно с британским коллегой изучили влияние концентрации воды на структуру различных меланинов с помощью рентгеновского рассеяния. В органических кристаллах подобный процесс приводит к принципиальному изменениям свойств материалов — возникновению магнитного упорядочения и повышение электронной проводимости.

Ключевое взаимодействие, которое приводит к таким изменениям — совместное связывание (англ. pancake bonding, дословно «блинное связывание»). При нем между различными слоями молекул в кристаллах существенно уменьшается расстояние. Физикам удалось выяснить, что аналогичный процесс в меланине приводит к уменьшению расстояния между слоями мономеров — до менее чем 3,2 ангстрем. Это было вызвано ростом концентрации радикалов под действием воды, отмечает один из исследователей, ведущий научный сотрудник лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ Константин Мотовилов. По словам ученого для ряда органических кристаллов такой процесс приводил к возникновению антиферромагнитного упорядочения.

В то же исследователям предстоит подтвердить наличие предсказанного эффекта у меланина. Если это так, то можно будет говорить о том, что живые системы способны синтезировать макроскопические органические магнитоупорядоченные фазы.