Syntese af nøgne aromatiske polymerer med dendrimerunderstøttelse gør det muligt at skabe unikke hybridmaterialer

Bare aromatiske polymerer har potentiale til at blive brugt i en lang række højtydende og funktionelle materialer. Imidlertid er deres syntese hindret af den dårlige opløselighed af deres moderforbindelser. Forskere fra Nagoya University i Japan har overvundet dette problem ved at syntetisere nøgne aromatiske polymerer ved hjælp af en dendrimerstøtte. Ved at bruge den høje opløselighed, der er muliggjort af dendrimerunderstøttelse, kunne de nøgne aromatiske polymerer med succes overføres til andre materialer for at skabe unikke hybrider, der har potentiale til at blive nye funktionelle materialer.

Aromatiske polymerer er førstevalgsplatformen for næste generations materialer på grund af deres distinkte optiske, elektroniske og mekaniske egenskaber samt deres biokompatibilitet. Især poly(para-phenylen)'er (PPP'er) og polythiophener (PT'er) har fået en enorm interesse på grund af deres høje ydeevne som ledende og selvlysende materialer.

Da deres egenskaber kritisk afhænger af strukturelle faktorer, er der stor interesse for den præcise syntese af aromatiske polymerer. Men på grund af stærke intermolekylære π−π-interaktioner er de overordnede PPP'er og PT'er uopløselige for opløsningsmidler uden nogen substituenter. På grund af dette opløselighedsproblem er den direkte syntese, egenskabsanalyse og materialemanipulation/overførsel af lange nøgne aromatiske polymerer forblevet uhåndgribelig. Bare PPP'er kan kun opnås som uopløselige aggregater, som er svære at analysere og bruge.

For at løse dette problem udviklede et team ledet af professor Kenichiro Itami og udpeget lektor Akiko Yagi fra Institute of Transformative Bio-Molecules ved Nagoya University en metode til at hænge aromatiske polymerer til en dendrimer, der gør det muligt at kæde-usubstituerede "bare" aromatiske polymerer. håndteres i løsning. Deres resultater blev offentliggjort i Nature Communications .

Da dendrimerer har et stort antal endegrupper i deres periferi, har de en række funktioner. "Vi antog, at aromatiske polymerer ligeret til en gigantisk dendrimer kan få høj opløselighed på grund af den steriske hindring, der forhindrer aggregeringen," siger Shusei Fujiki, den første forfatter af papiret.

On-dendrimer-syntesen af ​​nøgne aromatiske polymerer blev undersøgt ved hjælp af en teknik kaldet katalysator-overførsel Suzuki-Miyaura polymerisation. Ved hjælp af denne teknik blev syntesen af ​​forskellige nøgne aromatiske polymerer, såsom PT'er, PPP'er, polyfluoren og blokcopolymer, opnået.

Et nøgleresultat af deres forskning var, at de også var i stand til at afsløre de fotofysiske egenskaber af den π-konjugerede rygrad i de bare aromatiske polymerer, hvilket tidligere havde været vanskeligt på grund af dets lave opløselighed. Gruppen opnåede også usubstituerede aromatiske polymerer ved at frigive dendrimerbæreren ved reduktion af estergruppen.

På grund af høj opløselighed bragt af dendrimerunderstøttelse blev de nøgne aromatiske polymerer med succes overført til andre materialer, såsom silicagel og protein, for at skabe unikke hybrider, der har organiske halvlederegenskaber og har potentiale til at blive nye funktionelle materialer. Deres proof-of-concept undersøgelse viste også, at den dendrimer-understøttede aromatiske polymer kunne bruges som et "reagens" til at introducere usubstituerede og uopløselige aromatiske strukturer til andre materialer.

"Dårlig opløselighed af aromatiske polymerer har været et langvarigt problem i videnskaben. Sådanne aromatiske polymerer er svære at få adgang til, men det er derfor, de er fascinerende. Vi mener, at de udviser spændende egenskaber afledt af nøgne hovedkæder." siger Akiko Yagi, en medleder af projektet.

"Dette arbejde har åbnet et nyt perspektiv inden for kemien af ​​aromatiske polymerer. Højdepunktet i vores forskning er overførslen af ​​nøgne aromatiske polymerer til andre materialer. En række hybridmaterialer med nøgne π-konjugerede strukturer vil blive tilgængelige med vores strategi." siger Kenichiro Itami, leder af forskergruppen. Holdet håber at bruge denne teknologi til at lave en række funktionelle hybridmaterialer. + Udforsk yderligere

Gør stabile molekyler reaktive med lys