Un disegno grafico MIT polimero chimico, sia induzione luce e reversibilmente commutato da una grande ad una più piccole strutture come oggetti blu
Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno progettato uno studio modificando la struttura di un materiale polimerico in risposta alla luce, per convertire da un materiale duro è un materiale flessibile può essere danneggiato al momento di auto-guarigione.
Professore associato di chimica al MIT Jeremiah Johnson, un Massachusetts Institute of Technology Cork Comprehensive Cancer Institute (Koch Institute del MIT for Integrative Cancer Research), un membro e leader di progetti di gruppo di ricerca di polimeri e materia soffice, ha detto: 'è possibile passare avanti e indietro lo stato del materiale, e in ogni stato, anche se ha fatto degli stessi ingredienti, come i materiali completamente diversi.'
Johnson ha proposto, Tale materiale polimerico è attaccato alla composizione fotosensibile della molecola, questa molecola può essere utilizzato per modificare i legami chimici del materiale all'interno. Mentre tali materiali possono essere utilizzati come una macchina o di un satellite oggetto rivestiti, in modo che possano essere danneggiati dopo la guarigione, ma questi sono di gran lunga nella futura applicazione.
Il primo autore dello studio pubblicato sulla rivista "Nature" del Massachusetts Institute of Technology studente laureato Yuwei Gu. Altri autori, nonché del Massachusetts Institute of Technology studente laureato Eric Alt, assistente professore di chimica al MIT Adam Willard, University of South Florida e Heng Wang Xiaopeng Li.
Molte delle proprietà di un polimero, come la sua durezza e capacità di espansione, sono governate dalla sua topologia, cioè come la composizione del materiale è allineata.In genere, una volta formato il materiale, la sua topologia non può essere alterata in modo reversibile. La palla di gomma rimane elastica e non diventa fragile senza cambiare la sua composizione chimica.
In questo articolo, Johnson e i suoi colleghi vogliono creare un materiale mai visto prima, che può essere invertito in modo reversibile tra due diversi stati topologici: si rendono conto di aver progettato un polimero alcuni anni fa. Questo materiale è un candidato promettente per la sua realizzazione: i PolyMOC sono formati collegando un metallo attraverso un polimero flessibile per formare una struttura a gabbia.
I ricercatori hanno realizzato questi materiali mescolando i polimeri attaccati ai gruppi chiamati ligandi, che possono legarsi agli atomi di metallo. Ogni atomo di metallo (in questo caso, metallo palladio) può essere legato a quattro molecole di ligando per formare cluster di gabbie rigide con differenti rapporti molecolari di palladio a ligando, che determinano la dimensione dei cluster di gabbia.
In questo nuovo studio, i ricercatori progettano di progettare un materiale che possa essere commutato reversibilmente tra due gabbie di diverse dimensioni: una con 24 atomi di palladio e 48 ligandi, una con 3 atomi di palladio e 6 Molecole di ligando
Per raggiungere questo obiettivo, saranno chiamati DTE un ligando molecola fotosensibile in. Angolo di legame Entità formata da molecole gabbia di azoto sul ligando di decisione palladio DTE quando esposti alla luce ultravioletta, esso formata negli anelli ligando, che aumenta l'angolo di azoto legato al palladio. questo consente di formare gruppi più grandi cluster e rottura.
Quando i ricercatori sul materiale da emettere luce verde, l'anello è rotto, angolo di legame diventa piccolo cluster più piccoli appena formati. Il processo dura circa cinque ore per completare, I ricercatori hanno scoperto che essi potrebbero essere invertiti sette volte. Ogni inversione del tempo, c'è sempre una piccola parte del polimero non può essere invertita, con conseguente separazione di materiali.
Quando il materiale si trova in uno stato di piccolo cluster, è 10 volte più dinamico e dinamico in condizioni normali Johnson dice: "Possono scorrere quando riscaldati, il che significa che è possibile tagliarli e in condizioni di riscaldamento miti Auto-guarigione. '
Questo approccio supera il problema che di solito si verifica con i materiali autoriparanti, cioè tendono ad essere relativamente deboli nella struttura. In questo caso, il materiale può essere commutato tra uno stato di auto-guarigione più morbido e uno stato più rigido.
In questo studio, I ricercatori usano il polietilenglicole polimerico (PEG) per produrre materiali che credono possano essere utilizzati con qualsiasi tipo di polimero. Le potenziali applicazioni includono materiali autoriparanti e sebbene questo metodo sia ampiamente utilizzato, il palladio, un metallo raro e costoso, deve essere sostituito da un'alternativa più economica.
"Qualsiasi cosa fatta di plastica o di gomma può essere riparata se è danneggiata", ha detto Johnson, "non devi buttarlo via, forse questo metodo darà al materiale una vita più lunga".
Un'altra possibile applicazione di questi materiali è la somministrazione di farmaci: Johnson ritiene che sia possibile incapsulare il farmaco in una struttura più grande della gabbia e quindi esporlo alla luce verde per aprirlo e rilasciarlo.L'applicazione della luce verde può anche ri-fare il farmaco. Catturato, fornisce un nuovo metodo per il rilascio reversibile di farmaci.
I ricercatori stanno anche lavorando per creare materiali che si trasformino in modo reversibile da solido a liquido, e utilizzino la luce per creare un modello flessibile e rigido all'interno dello stesso materiale.