Styring af længden af ​​supramolekylære polymerer

Systemer, der består af én supramolekylær polymer, er velkendte, men meget er stadig ukendt for systemer, der involverer kombinationen af ​​flere supramolekylære polymerer, såsom hvad der påvirker længden af ​​de resulterende copolymerer. For hendes ph.d. forskning, Elisabeth Weyandt undersøgte, hvordan længden af ​​disse copolymerer ændrer sig. Weyandt forsvarede sit speciale ved afdelingen for Kemiteknik og Kemi den 17. september.

I konventionelle polymerer, som dem der bruges i plastik, monomerer er forbundet med kovalente bindinger. Imidlertid, i supramolekylære polymerer er tingene lidt anderledes, da monomerer er forbundet med en kombination af svagere, ikke-kovalente bindinger som hydrogenbinding eller π-π-stabling.

Enkeltkomponenter supramolekylære polymersystemer er velkendte, men det er stadig udfordrende at flytte fra enkelt- til flerkomponentsystemer for at opnå funktionelle supramolekylære materialer og systemer. Ved blanding af flere supramolekylære komponenter, den samlede længde påvirkes, hvilket igen påvirker materialets egenskaber.

Tilføjelse af en anden supramolekylær polymer

For hendes ph.d. forskning, Weyandt undersøgte for første gang, hvordan tilføjelse af en anden supramolekylær polymer påvirker den resulterende copolymerlængde. Den anden komponent kan have en række effekter. Først, det kunne fungere som en comonomer, der øger længden. Sekund, det kan fungere som en interkalator, der klemmer mellem to monomerer. Tredje, den kan opføre sig som en sekvestrator, der påvirker enkelte monomerer negativt og reducerer antallet af tilgængelige monomerer. Endelig, den kan fungere som en kædekapsel, der blokerer kædeenden og stopper enhver forøgelse af længden af ​​polymeren.

I sit speciale, Weyandt skitserer de vanskeligheder, man støder på ved at måle længden af ​​de dynamiske polymerer, samt analysere den rolle, som tilsætningsstoffet spiller i processen. Et nøgleresultat fra forskningen var, at den totale monomerkoncentration har en væsentlig indflydelse på, hvordan den anden polymer styrer længden af ​​copolymeren. Ved drift i høje koncentrationer, effektiviteten er højere end ved lave koncentrationer, hvilket er kontraintuitivt, da sammensætningen af ​​monomerer er nøjagtig den samme.

Let bestråling

Weyandt studerede flere tilfælde med supramolekylære blandinger. I et tilfælde hun bruger et fotoskiftbart additiv, som er et tilsætningsstof, der kan ændre sig fra en intercalator til en kæde-capper ved at bestråle den med lys. Additivet blev derefter ændret tilbage til en interkalator ved termisk afslapning.

De ikke-kovalente bindinger dannet mellem supramolekylære monomerer giver anledning til deres unikke, dynamiske egenskaber; men bringer også mange udfordringer med at løse mekanismen bag disse ændringer. Med arbejdet i sit speciale, Weyandt har udvidet den grundlæggende forståelse af supramolekylære copolymerer og den subtile balance mellem interaktioner, der driver strukturdannelsen i komplekse, multi-komponent supramolekylære systemer.