Forbedret metode til fremstilling af forgrenede polymerer

Forgrenede polymerer, polymerer, der ligner små trægrene, har et betydeligt potentiale for vandfiltrering, det biomedicinske område, nanoelektronik og andre applikationer. Forskere har nu fundet en bedre måde at skabe disse unikke strukturer på.

Ledet af laboratoriet af Mingjiang Zhong, assisterende professor i kemi- og miljøteknik og kemi, er undersøgelsen nu offentliggjort i Chem .

Polymerer, som er lavet af gentagne enheder af små molekyler for at danne et større molekyle, har forskellige strukturer. Zhong fokuserer på at udvikle polymerer med grene eller sidekæder, der bærer deres egne grene. En polymerstruktur med en højere grad af forgrening betyder, at den har en større tæthed af funktionalitet uden at optage mere plads.

For et par år siden udviklede Zhong en proces til fremstilling af disse strukturer, også kendt som dendritiske polymerer. Deres potentiale var dog begrænset af den lille skala og moderat-effektive proces med at syntetisere dem. Nu, med en kombination af mekanistiske eksperimenter og computersimuleringer, kan hans laboratorium gøre dem mere effektivt og med mere kontrol. Med denne proces kan de udvikles i et industrimiljø. Det er et nødvendigt skridt mod at tage disse polymerer ud over fundamental forskning og i brug til praktiske anvendelser.

"Vi ønsker at syntetisere velkontrollerede grenpolymerer, fordi vi ønsker at efterligne nogle biosystemer, der har meget præcise strukturer," sagde Mengxue Cao, en kandidatstuderende i Zhongs laboratorium og hovedforfatter af undersøgelsen. "Vores metode kan garantere en kontrolleret polymerlængde og grennummer."

En stor del af arbejdets succes kom fra optimering af metoden til omdannelse af monomerer, de små molekyler, der udgør polymerer. Cao sagde, at de nu kan konvertere monomererne med tre gange mere effektivitet.

Ud over at udføre laboratorieeksperimenter udviklede forskerne kinetiske simuleringer, hvor de indregnet foreslåede data for at se "hvordan kan vi gøre molekylet mere kontrolleret, og hvordan kan vi potentielt sænke katalysatorkoncentrationen."

Cao sagde, at med en udviklet skalerbar proces, søger laboratoriet nu at tage disse unikke materialer i brug, måske begyndende med vandfiltrering.

"Vi har allerede et stort bibliotek af monomerer, som vi ønsker at polymerisere, hvilket betyder, at vi kan lave forskellige funktionelle materialer med forgrenede strukturer, så det næste skridt kan være at sætte disse ting i rigtige applikationer," sagde hun. + Udforsk yderligere

Selvskabelon, opløsningsmiddelfri supramolekylær polymersyntese