Ny polymer mesofasestruktur opdaget

Polymerer, store molekyler, der består af gentagne mindre molekyler kaldet monomerer, findes i næsten alt, hvad vi bruger i vores daglige liv. Polymerer kan være naturlige eller fremstillet syntetisk. Naturlige polymerer, også kaldet biopolymerer, omfatter DNA, proteiner og materialer som silke, gelatine og kollagen. Syntetiske polymerer udgør mange forskellige slags materialer, herunder plastik, der bruges til at konstruere alt fra legetøj til industrielle fiberkabler til bremseklodser.

Da polymerer dannes gennem en proces kaldet polymerisation, er monomererne forbundet gennem en kæde. Efterhånden som kæden udvikler sig, bestemmer polymerens struktur dens unikke fysiske og kemiske egenskaber. Forskere studerer løbende polymerer, hvordan de dannes, hvordan de er opbygget, og hvordan de udvikler disse unikke egenskaber. Ved at forstå disse oplysninger kan videnskabsmænd udvikle nye anvendelser for polymerer og skabe nye materialer, der kan bruges i en lang række forskellige industrier.

I et papir udgivet i Nature Communications den 4. maj beskriver forskere en ny struktur fundet i en vandig opløsning af en amfifil copolymer, kaldet en dobbeltlagsfoldet lamellær mesofase, som er blevet opdaget gennem en tilfældig copolymersekvens.

"En ny mesofase er en vigtig opdagelse, da den viser en ny måde for molekyler at organisere sig selv," sagde professor Myungeun Seo ved Institut for Kemi ved KAIST. "Vi var særligt begejstrede for at identificere denne dobbeltlagsfoldede lamelfase, fordi rene dobbeltlagsmembraner er svære at folde termodynamisk."

Forskere mener, at denne mesofasestruktur kommer fra sekvensen af ​​monomererne i copolymeren. Måden de forskellige monomerer arrangerer sig på i kæden, der udgør en copolymer, er vigtig og kan have betydning for, hvad copolymeren kan. Mange copolymerer er tilfældige, hvilket betyder, at deres struktur afhænger af, hvordan monomererne interagerer med hinanden. I dette tilfælde forbinder interaktionen mellem de hydrofobe monomerer copolymerkæderne for at skjule det hydrofobe domæne fra vand. Efterhånden som strukturen bliver mere kompleks, har forskere fundet ud af, at der udvikles en synlig orden, så monomerer kan matches med det rigtige par.

"Mens vi har en tendens til at tænke tilfældig betyder uorden, viste vi her, at en periodisk rækkefølge spontant kan opstå fra den tilfældige copolymersekvens baseret på deres kollektive adfærd," sagde professor Seo. "Vi tror, ​​at dette kommer fra sekvensmatchningsproblemet:at finde et perfekt komplementært par for en lang sekvens er næsten umuligt."

Det er det, der skaber den unikke struktur af denne nyopdagede mesofase. Copolymeren folder spontant og skaber en multilamellær struktur, der adskilles af vand. En multilamellær struktur refererer til pladelignende folder, og de foldede lag stables oven på hinanden. Den resulterende mesofase er dobbeltbrydende, hvilket betyder, at lyset brydes gennem den, den ligner flydende krystallinsk og viskoelastisk, hvilket betyder, at den er både viskøs og elastisk på samme tid.

Når man ser fremad, håber forskerne at lære mere om denne nye mesofase og finde ud af, hvordan man kan kontrollere resultatet. Når mere er forstået om mesofasen og hvordan den dannes, er det muligt, at nye mesofaser kan blive opdaget, efterhånden som flere sekvenser forskes i. "Et af de oplagte spørgsmål for os er, hvordan vi styrer foldefrekvensen og justerer den foldehøjde, som vi i øjeblikket arbejder på at løse. I sidste ende vil vi forstå, hvordan forskellige multinære sekvenser kan associere med en anden for at skabe orden og anvende viden. at udvikle nye materialer," sagde professor Seo. + Udforsk yderligere

Kontrolleret fremstilling af multimetalliske byggeklodser til hybride nanomaterialer