Systematisk undersøgelse af glatte overflader

Betainer er materialer med både en positivt ladet funktionel gruppe og en negativt ladet funktionel gruppe forbundet med en alkylkædespacer. Denne kombination af funktionelle grupper får betainer til kraftigt at tiltrække vand, hvilket gør dem nyttige til vandretention. Betainer forhindrer celledehydrering i organismer og spiller også roller i nogle reaktioner. Kommercielt, betainer bruges til DNA-amplifikation og kemisk syntese. Betaingrupper kan indgå i polymerbørster, som er polymerer, der er bundet til en overflade. De resulterende polymerbørster er attraktive til brug i smøre- og antibegroningsapplikationer, fordi de hydrerede betaingrupper forhindrer vedhæftning af andre materialer. Imidlertid, hydreringstilstandene for polymerbørster er stadig dårligt forstået.

Det er kendt, at længden af ​​alkylkædeafstandsstykket mellem de ladede funktionelle grupper i en betain påvirker dets hydreringstilstand. Et japansk samarbejde ledet af Kyushu University undersøgte for nylig virkningerne af den ladede gruppe spacer-længde af betainer i polymerbørster på deres hydreringstilstand for at give et klarere billede af forholdet mellem strukturen og egenskaberne af disse materialer.

Forskerne syntetiserede først en række polymerbørster indeholdende alkylkædeafstandsstykker af forskellig længde på siliciumwafers. Polymerbørsterne blev derefter karakteriseret ved en række teknikker. I særdeleshed, neutronreflektivitet blev brugt til at undersøge hydreringstilstandene af polymerbørsterne. Resultaterne af polymerbørstekarakterisering afslørede, at kun nogle parametre afhang af længden af ​​alkylkædeafstandsstykket. Vandoptagelsen af ​​polymerbørsterne udsat for vand eller fugtig luft afhang ikke af kædeafstandsstykkets længde.

"Vi fandt ud af, at polymerbørsterne svulmede i fugtig luft og vand, fordi hydreringen af ​​de ladede betaingrupper førte til et fald i den frie grænsefladeenergi mellem vand og børsterne, " siger Yuji Higaki, en assisterende professor ved Kyushu University's Institute for Materials Chemistry and Engineering (IMCE) / International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER).

"Vores resultater afslører, hvordan den ladede gruppe spacer-længde af betainer modulerer interaktionen mellem polymerbørster og vand, " siger teamleder Atsushi Takahara, en professor ved IMCE og WPI-I2CNER.

Holdets resultater skal hjælpe med udviklingen af ​​smørende og antibegroningsoverflader til brug i marine miljøer eller under fysiologiske forhold.

Artiklen "Effect of Charged Group Spacer Length on Hydration State in Zwitterionic Poly(sulfobetaine) Brushes" blev for nylig offentliggjort i Langmuir .