Forskere tilføjer orden til polymergeler

Gel-lignende materialer har en lang række anvendelser, især inden for kemi og medicin. Imidlertid, deres anvendelighed er undertiden begrænset af deres iboende tilfældige og uordnede natur. Forskere fra University of Tokyos Institute for Solid State Physics har fundet en måde at producere en ny slags gel, som overvinder denne begrænsning. Det er stadig formbart og tilpasningsbart som eksisterende geler, men den har en mere ordnet struktur, som kan åbne op for en ny række mulige anvendelser på forskellige områder.

Når du hører ordet "gel, "du formoder sikkert billedet af noget tyktflydende, som nogle kosmetikstoffer eller indersiden af ​​en hukommelseskummadras. Men i verden af ​​videnskabelig forskning, geler har en mere specifik definition. Strengt taget, geler er tredimensionelle netværk af polymerer-kæder af molekyler-med mikroskopiske porer mellem de kemiske tråde. Arten og arrangementet af disse polymerer giver geler forskellige funktioner med almindelige anvendelser, såsom kemisk filtrering eller levering af lægemidler.

Oprettelsen af ​​polymernetværksgeler er vanskelig at kontrollere, så de er meget uordnede og indeholder mange strukturelle uoverensstemmelser eller defekter. De siges at være heterogene, hvilket betyder, at deres former varierer meget i deres strukturer. Imidlertid, Research Associate Xiang Li og kolleger har fundet en ny måde at opretholde et højt niveau af orden på, mens de fremstiller polymergeler. Resultatet er en homogen gel, der er mere konsistent i hele strukturen og samtidig giver fordelene ved et meget porøst og formbart materiale.

"Vi demonstrerede, at det faktisk er ret let at syntetisere et ekstremt homogent gelnetværk, "sagde Li." Først, vi pakkede nogle stjerneformede polymerer tæt sammen i et opløsningsmiddel og tilføjede nogle kemikalier, som, når den er aktiveret, forbinde disse stjernepolymerer sammen. Vi aktiverede sammenføjnings- eller tværbindingskemikalier på en kontrolleret måde; dette førte igen til et mere bestilt polymergel -netværk, end man normalt kunne forvente af denne form for proces. "

Fremstillingsprocessen, baseret på et begreb kendt som bond percolation, er meget effektiv til at producere bestilte gelnetværk - så meget, at forskere føler, at det tvinger dem til at omdefinere, hvad der egentlig udgør en gel. Tidligere antoges en gel at indeholde lidelse og defekter, disse er imidlertid ikke længere nøgleegenskaber. Men alt dette arbejde er ikke kun for at lave noget nyt; det har et stærkt formål, og det kan føre til nogle interessante fremskridt.

"Bestilte, men fleksible gelnetværk kan bruges i applikationer som højtydende kemiske filtre, fleksible sensorer, mekaniske aktuatorer, kontrolleret frigivelse af lægemidler og endda ultraclear optiske fibre, "forklarede Li." Vi vil opmuntre andre til at bygge videre på vores arbejde her og finde andre måder at syntetisere nye polymergeler på baseret på, hvad vi har startet. Selvom vores metode var meget specifik, det lægger grundlaget for en mere generel eksperimentel platform. "

Undersøgelsen er rapporteret i Videnskab fremskridt .