MIT設計グラフポリマー化学者は、光誘導及び可逆の両方は、青色のオブジェクトのような小さな構造に大きな切り替え
マサチューセッツ工科大学（MIT）は、硬質材料から、それを変換するために、光に反応して高分子材料の構造を変更することにより、研究を設計した柔軟な材料は、自己修復の際に破損する可能性があります。
MITエレミヤジョンソンで化学の准教授、技術コーク総合がん研究所のマサチューセッツ工科大学（統合癌研究のためのMITのコッホ研究所）、体とポリマーとソフトマター研究グループプロジェクトのリーダー、彼は言いました： 「あなたは完全に異なる材料のように、同じ成分で作られていても、それぞれの状態で、前後に材料の状態を切り替えることができます。」
ジョンソンは、 この材料は、材料内部に形成された化学結合を変化させるために使用することができる光受容体分子に結合したポリマーからなる。 この材料は、自動車や衛星などの物体を覆うために使用することができますが、損傷後に癒すことができますが、これらのアプリケーションは将来遠く離れています。
最初のマサチューセッツ工科大学の大学院生Yuwei区の「ネイチャー」誌に掲載された論文の著者。他の著者と同様に、マサチューセッツ工科大学大学院生エリック・アルト、MITアダム・ウィラード、南フロリダ大学で化学の助教授Heng WangとXiaopeng Li。
典型的には、一旦材料が形成されると、そのトポロジーは可逆的に変更することができない。これは、その硬度および膨張能力のようなポリマーの多くの特性は、そのトポロジー、すなわち材料の組成がどのように整列されるかによって支配される。ゴムボールは弾性のままであり、化学組成を変えることなく脆くない。
この論文では、Johnsonと彼の同僚は、これまでに見たことのない材料を作りたいと考えています。これは2つの異なるトポロジカルな状態の間で可逆的に切り替えることができます。 PolyMOCsは、可撓性ポリマーを介して金属を接続してかご構造を形成することによって形成される。
研究者は金属原子に結合することができるリガンドと呼ばれるグループに結合されたポリマーを混合することによってこれらの材料を作製した。 各金属原子（この場合、金属パラジウム）は、4つの配位子分子に結合して、異なるパラジウム対リガンド分子比を有する剛性ケージクラスターを形成することができる（これらの比はケージクラスターのサイズを決定する）。
この新しい研究では、異なるサイズの2つのケージ間で可逆的に切り替えることができる材料を設計する予定である：24個のパラジウム原子と48個のリガンド、1個はパラジウム原子3個、6個リガンド分子。
この目的を達成するために、彼らはDTEと呼ばれる光活性分子をリガンドに組み込んだ。ケージのサイズは、リガンド上の窒素分子とパラジウムとの間の結合の角度によって決定される。配位子中に環を形成することにより、窒素がパラジウムに結合する角度が増加し、これによりクラスターが破裂して大きなクラスターを形成する。
研究者が緑色の光を発すると、リングが壊れ、結合角が小さくなり、小さなクラスタが形成されます。このプロセスには約5時間かかります。 研究者らは、7回の反転を行うことができることを発見した。各反転時には、ポリマーの一部が常に逆転できず、最終的に材料分離に至った。
材料が小さなクラスター状態にあるとき、通常の状態では10倍以上のダイナミックでダイナミックです。ジョンソン氏は次のように述べています。「加熱すると流れやすくなります。自己治癒。
このアプローチは、自己修復材料で通常生じる問題を克服する、すなわち構造が比較的弱い傾向がある。 この場合、材料はより柔らかい自己回復状態とより硬い状態との間で切り替えることができる。
この研究では、 研究者は、高分子ポリエチレングリコール（PEG）を使用して、あらゆる種類のポリマーで使用できると信じる材料を作る。 潜在的なアプリケーションには自己修復材がありますが、この方法は広く使用されていますが、希少で高価な金属であるパラジウムは安価な代替品に交換する必要があります。
ジョンソン氏は、「プラスチックやゴムで作られたものは、損傷した場合には修復することができる」とし、「これを捨てる必要はない」と語った。
Johnsonは、より大きなケージ構造に薬物を封入し、それを緑色光に暴露してそれを開いて放出することが可能であると考えている。捕捉され、可逆的ドラッグデリバリーのための新しい方法を提供する。
研究者たちは、固体から液体へと可逆的に変換する材料を作り、光を使って同じ材料内で柔軟で剛性のあるパターンを作り出すよう努めています。