एक बहुलक रसायनज्ञ ग्राफ एमआईटी डिजाइन, दोनों प्रकाश प्रेरण और reversibly नीले वस्तुओं की तरह एक छोटे संरचनाओं के लिए एक बड़े से बदल
मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी) एक लचीला सामग्री आत्म चिकित्सा के समय क्षतिग्रस्त हो सकती है है प्रकाश के जवाब में एक बहुलक सामग्री की संरचना को बदलने, एक कठिन सामग्री से यह कन्वर्ट करने के लिए एक अध्ययन तैयार की है।
एमआईटी यिर्मयाह जॉनसन में रसायन शास्त्र के एसोसिएट प्रोफेसर, प्रौद्योगिकी कॉर्क व्यापक कैंसर संस्थान के मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट (एकीकृत कैंसर रिसर्च के लिए एमआईटी के कोच संस्थान), एक सदस्य और बहुलक और मुलायम बात अनुसंधान समूह परियोजनाओं के एक नेता, उन्होंने कहा: 'आप सामग्री के आगे और पीछे स्विच कर सकते हैं राज्य, और प्रत्येक राज्य में है, भले ही एक ही सामग्री, पूरी तरह से अलग सामग्री की तरह का बना दिया।'
जॉनसन का प्रस्ताव रखा, इस तरह की एक बहुलक सामग्री अणु की सहज रचना से जुड़ा हुआ है, इस अणु के अंदर सामग्री का रासायनिक बंधन को बदलने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता। ऐसी सामग्री एक कार की तरह इस्तेमाल किया जा सकता है या एक उपग्रह लेपित वस्तु है, ताकि वे चिकित्सा के बाद क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, लेकिन इन भविष्य आवेदन में अब तक कर रहे हैं।
कागज मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी स्नातक छात्र Yuwei गू की "प्रकृति" पत्रिका में प्रकाशित की पहली लेखक। अन्य लेखकों के साथ ही प्रौद्योगिकी स्नातक छात्र एरिक Alt, एमआईटी एडम विलार्ड में रसायन शास्त्र के सहायक प्रोफेसर, दक्षिण फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट और हेंग वांग ज़िआओपेंग ली।
बहुलक के कई गुण, जैसे इसकी कठोरता और विस्तार क्षमता, इसकी टोपोलॉजी द्वारा शासित होती है, यानी, सामग्री की संरचना कैसे गठबंधन की जाती है। आम तौर पर, सामग्री बनने के बाद, इसकी टोपोलॉजी को उलट रूप से बदला नहीं जा सकता है। रबड़ की गेंद लोचदार बनी हुई है और इसकी रासायनिक संरचना को बदलने के बिना भंगुर नहीं बनती है।
इस पत्र में, जॉनसन और उनके सहयोगी ऐसी सामग्री बनाना चाहते हैं जो पहले कभी नहीं देखा गया है, जिसे दो अलग-अलग स्थलीय राज्यों के बीच बदला जा सकता है। उन्हें एहसास हुआ कि उन्होंने कुछ साल पहले एक बहुलक तैयार किया है। मेटलोरगोनिक पिंजरे सामग्री पॉलीएमओसी, यह सामग्री इसके अहसास के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार है। पिंजरे का निर्माण एक लचीली बहुलक के माध्यम से एक पिंजरे संरचना बनाने के लिए धातु को जोड़कर बनाया जाता है।
बहुलक एक समूह बुलाया इन सामग्रियों के उत्पादन लाइगैंडों पर पालन के मिश्रण से शोधकर्ताओं ने इन समूहों धातु परमाणु से बंधे जा सकता है। प्रत्येक धातु परमाणु (इस मामले में आम तौर पर पैलेडियम धातु) चार संबंध ligand अणु के साथ जुड़ा हो सकता है के रूप में एक कठोर पिंजरे की तरह पैलेडियम और एक ligand के विभिन्न आणविक अनुपात होने समूहों। अनुपात पिंजरे की तरह समूहों के आकार निर्धारित करता है।
इस नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एक सामग्री है कि reversibly विभिन्न आकार के दो पिंजरे की तरह समूहों के बीच स्विच किया जा सकता चिंतन: पैलेडियम और ligand 48 होने का एक 24 परमाणु, पैलेडियम और 6 के एक तीन परमाणु होने एक ligand अणु।
इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, वे DTE में एक सहज अणु ligand बुलाया जाएगा। जब पराबैंगनी किरणों के संपर्क परिमाण बंधन कोण पैलेडियम निर्णय DTE को ligand पर नाइट्रोजन के पिंजरे के अणुओं द्वारा गठित है, यह लिगैंड में एक अंगूठी बनाने से उस कोण को बढ़ाया जाता है जिस पर नाइट्रोजन पैलेडियम से बंधे होते हैं। इससे क्लस्टर टूटने और बड़े समूहों को बनाने का कारण बनता है।
जब शोधकर्ता सामग्री पर हरे रंग की रोशनी निकालते हैं, तो अंगूठी टूट जाती है, बॉन्ड कोण छोटा हो जाता है, और छोटे क्लस्टर बन जाते हैं। इस प्रक्रिया को पूरा होने में लगभग पांच घंटे लगते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया। यह है कि वे सात बार उलट किया जा सकता है हर बार उलट, वहाँ हमेशा बहुलक का एक छोटा सा हिस्सा है, वापस नहीं लिया जा सकता है सामग्री जुदाई में जिसके परिणामस्वरूप है।
जब सामग्री एक छोटे क्लस्टर राज्य में होती है, तो यह सामान्य परिस्थितियों में 10 गुना अधिक गतिशील और अधिक गतिशील होता है। जॉनसन कहता है: 'गर्म होने पर वे बह सकते हैं, जिसका मतलब है कि आप उन्हें काट सकते हैं और हल्के हीटिंग परिस्थितियों में स्व-उपचार। '
यह दृष्टिकोण समस्या को खत्म करता है जो आमतौर पर स्व-उपचार सामग्री के साथ होता है, यानी वे संरचना में अपेक्षाकृत कमजोर होते हैं। इस मामले में, सामग्री को एक नरम स्व-उपचार राज्य और एक और कठोर स्थिति के बीच स्विच किया जा सकता है।
इस अध्ययन में, शोधकर्ता पॉलिमर पॉलीथीन ग्लाइकोल (पीईजी) का उपयोग उन सामग्रियों को बनाने के लिए करते हैं जिन्हें उनका मानना है कि किसी भी प्रकार के बहुलक के साथ उपयोग किया जा सकता है। संभावित अनुप्रयोगों में स्व-उपचार सामग्री शामिल है, और यद्यपि इस विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, पैलेडियम, एक दुर्लभ और महंगी धातु, को एक सस्ता विकल्प द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।
जॉनसन ने कहा, "प्लास्टिक या रबड़ से बने किसी भी चीज की मरम्मत की जा सकती है," जॉनसन ने कहा। "आपको इसे फेंकने की ज़रूरत नहीं है। शायद यह विधि सामग्री को एक लंबा जीवन देगी।"
इन सामग्रियों के लिए एक और संभावित अनुप्रयोग दवा वितरण है। जॉनसन का मानना है कि दवा को बड़े पिंजरे की संरचना में समाहित करना संभव है और फिर इसे खोलने और इसे मुक्त करने के लिए इसे हरे रंग की रोशनी में उजागर करना संभव है। हरे रंग की रोशनी लगाने से दवा भी दोबारा कर सकती है। कैप्चर, रिवर्सिबल ड्रग डिलीवरी के लिए एक नई विधि प्रदान करना।
शोधकर्ता भी ऐसी सामग्री बनाने के लिए काम कर रहे हैं जो ठोस रूप से ठोस से तरल में परिवर्तित हो जाते हैं, और उसी सामग्री के भीतर एक लचीला और कठोर पैटर्न बनाने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हैं।