Præcis definerede polymerkæder er nu en realitet

Fremstillede polymerer er allestedsnærværende på markedet. Disse store molekyler bruges til syntetisk beklædning, gummi og lim, og alt lavet af plastik. Imidlertid, de materialeegenskaber, der udvises af menneskeskabte polymerer, er afhængige af sekvensrækkefølgen taget af individuelle molekyler, der omfatter polymerkæden. For eksempel, en polymerkæde bestående af A, B, og C-molekyler kunne potentielt tage form af A-B-C-B-A eller A-C-A-B-B osv. Hver polymer kunne således have vidt forskellige egenskaber.

Indtil nu, materialeforskere har stolet på blandingsløsninger, såsom A, B og C sammen, og observere dannelsen af ​​den resulterende polymer, stærkt begrænse udviklingen af ​​nye materialer. Nu, Professor Takeharu Haino og Dr. Takehiro Hirao fra HU's afdeling for kemi har udviklet en måde at præcist definere polymer-kædeorden, åbner op for det spændende potentiale til at designe nye materialer.

tager udgangspunkt i naturen, hvor strukturelt veldefinerede biopolymerer er normen, de har udviklet en selvsorteringsstrategi, der regulerer rækkefølgen, molekyler tager, når de danner langkædede polymerer.

Den nye molekyle-bindingsproces kan forestilles som tre adskilte togvogne, hver har to unikke koblinger i hver ende, der kun tillader dem at blive koblet i en bestemt rækkefølge. Når den korrekte rækkefølge er opnået, et tog af ubegrænset længde og fuldstændig regelmæssighed er muligt.

Tre forskellige monomermolekyler blev syntetiseret i HU-laboratoriet. Den ene er forskellig fra den anden, og de har hver to forskellige bindingssteder placeret i modsatte ender af molekylerne.

Opløsninger, der består af disse nye molekyler, blandet i etaper, danne koblingsløsninger. Molekyle 1 bundet med molekyle 2 til dannelse af en opløsning bestående af 1-2 molekyler. Molekyle 2 bundet med molekyle 3 og danner en 2-3 opløsning, og molekyle 3 bundet til molekyle 1 for at danne en 3-1 opløsning.

Når disse 1-2, 2-3, og 3-1 koblingsmolekyler blev derefter blandet i opløsning, de selvsorterede for at danne en langkædet polymer i form af 1-2-3-1-2-3, etc, en regulær polymersekvens, der er forudbestemt og selvsorterende.

Dette er en helt ny måde at fremstille polymerer på. Mens tidligere syntetiske polymerer involverede simple kovalente bindinger, hvori molekyler deler elektroner for at binde dem sammen, dette system bruger meget specifikke "grabber"-ender på hvert molekyle, der binder sig til kun én type "pin"-ende på et andet molekyle.

Professor Haino siger, at den resulterende polymer ikke blot er et molekyle, men et molekylært kompleks-et supermolekyle. Denne nye super-molekyle produktionsmetode forudsiger fuldstændigt og præcist sammensætningen af ​​slutproduktet og kan manipuleres og redesignes for at give nye menneskeskabte polymerer med egenskaber, der kan vise sig meget nyttige for samfundet.