این تصویر یک پلیمر طراحی شده توسط یک شیمیدان در موسسه فناوری ماساچوست است که هر دو حساس به نور و قابل برگشت از یک ساختار بزرگ به یک شیء آبی کوچکتر است.
محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک ماده پلیمری را طراحی کرده اند که ساختار آن را برای پاسخ به نور تغییر می دهد و آن را از یک ماده سخت به یک ماده انعطاف پذیر تبدیل می کند که می تواند در صدمه زدن به خودی خود بهبود یابد.
جریمه جانسون، استاد دانشکده شیمی در موسسه فناوری ماساچوست، عضو موسسه تحقیقاتی تلفیقی سرطان MIC و رهبر گروه پژوهشی پروژه پلیمر و نرم مواد مخدر است. وی گفت: شما می توانید حالت مواد را به عقب و جلو تغییر دهید و در هر ایالت، حتی اگر از یک ترکیب مشابه تشکیل شده باشد، مانند یک ماده کاملا متفاوت است. "
جانسون این را پیشنهاد کرد این ماده شامل یک پلیمر متصل به مولکول فتوگرامتر است که می تواند برای تغییر پیوندهای شیمیایی تشکیل شده در داخل ماده استفاده شود. اگر چه این مواد را می توان برای پوشیدن اشیاء مانند اتومبیل ها یا ماهواره ها، به آنها اجازه می داد پس از آسیب زخم ها، این برنامه ها در آینده دور باشند.
اولین نویسنده مقاله در "طبیعت" مجله از موسسه تکنولوژی ماساچوست دانشجوی کارشناسی ارشد Yuwei گو منتشر شده است. نویسندگان دیگر و همچنین موسسه تکنولوژی ماساچوست دانشجوی کارشناسی ارشد اریک دگرساز، استادیار شیمی در دانشگاه MIT آدم ویلارد، دانشگاه فلوریدای جنوبی هانگ وانگ و لینا شیائوپنگ.
بسیاری از خواص این پلیمر، مانند توانایی خود را به متورم و سختی توسط توپولوژی آن، به عنوان مثال، چگونه ترکیب مواد و ترتیب امور مربوط. به طور کلی، یک بار مواد تشکیل شده است، که می تواند تغییر برگشت پذیر توپولوژی نمی کنترل می شود. به عنوان مثال، ، نه مورد شکننده که در آن یک توپ لاستیکی الاستیک و بدون تغییر ترکیب شیمیایی آن نگهداری می شود.
در این مقاله، جانسون و همکارانش خواست برای ایجاد یک هرگز تا به حال مواد، که می تواند برگشت پذیر بین دو توپولوژی های مختلف روشن می گوید. آنها متوجه است که یک پلیمر برای آنها چند سال پیش طراحی شده آلی polyMOCs مواد قفس فلزی، مواد یک نامزد قول می اجرا یک پلیمر انعطاف پذیر متصل شده توسط یک فلز، شکل یک ساختار قفس مانند است. PolyMOCs.
محققان این مواد را با مخلوط کردن پلیمرهای متصل به گروه های به نام لیگاندها ساخته اند که می توانند به اتم های فلز متصل شوند. هر اتم فلزی (در این مورد پالادیوم فلز) می تواند به چهار مولکول لیگاند متصل شود تا خوشه های قفس سفت و سخت با نسبت های مولکولی پالادیوم مختلف به لیگاند ایجاد کند. این نسبت ها خوشه های قفس را تعیین می کنند.
در این مطالعه جدید، محققان طرح هایی را برای طراحی یک ماده که می تواند به طور برگشت پذیر بین دو قفس از اندازه های مختلف تغییر داده شود، شامل: یک عدد پالادیوم 24 و 48 لیگاند، یکی با 3 اتم و یک پالادیوم 6 مولکول لیگاند.
برای رسیدن به این هدف، آنها را به نام DTE لیگاند مولکول به نور. زاویه ی پیوند بزرگی تشکیل شده توسط مولکول های قفس نیتروژن در لیگاند به تصمیم پالادیوم DTE زمانی که به نور ماوراء بنفش در معرض آن تشکیل در حلقه لیگاند، که نیتروژن زاویه متصل به پالادیوم افزایش می دهد. این خوشه را قادر می سازد به شکل خوشه های بزرگتر و پاره شوند.
هنگامی که محققان بر روی مواد به تابش نور سبز، حلقه شکسته است، زاویه ی پیوند کوچک، تازه تشکیل خوشه کوچکتر می شود. این فرآیند حدود پنج ساعت به طول می انجامد، محققان دریافتند که آنها می تواند معکوس هفت بار هر واژگونی زمان، همیشه وجود دارد یک بخش کوچک از پلیمر نمی توان معکوس کرد، در جداسازی مواد می شود.
هنگامی که ماده در حالت خوشه ای کوچک است، در شرایط عادی 10 برابر پویا تر و پویا تر است. جانسون می گوید: "آنها می توانند هنگام گرما جریان پیدا کنند، به این معنی که شما می توانید آنها را در شرایط گرمای خفیف برش دهید خود شفا. '
این رویکرد مشکل را حل می کند که معمولا با مواد شفابخشی به وجود می آید، یعنی آنها در ساختار نسبتا ضعیف هستند. در این مورد، ماده را می توان بین یک حالت خودخواهی نرم تر و حالت سخت تر تغییر دهید.
در این مطالعه، محققان از پلی اتیلن گلیکول پلیمری (PEG) برای ساخت مواد استفاده می کنند که به نظر آنها می توانند با هر نوع پلیمر مورد استفاده قرار گیرند. برنامه های کاربردی بالقوه شامل مواد خود شفا است و اگر چه این روش به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، پالادیوم، یک فلز نادر و گران قیمت باید جایگزین ارزان تر شود.
جانسون گفت: "هر چیزی از پلاستیک یا لاستیک ساخته شده است اگر آسیب دیده باشد تعمیر می شود." شما لازم نیست که آن را پرتاب کنید. شاید این روش این مواد را عمر طولانی تر می دهد. "
جانسون معتقد است که ممکن است این دارو را در یک ساختار قفس بزرگتر قرار داده و سپس آن را به نور سبز باز کرده و آن را آزاد کند. استفاده از نور سبز نیز می تواند این دارو را مجددا انجام دهد. ضبط شده، ارائه یک روش جدید برای تحویل دارو برگشت پذیر.
محققان همچنین به ایجاد برگشت پذیر از جامد به یک ماده مایع، و با استفاده از نور تولید شده در الگوهای انعطاف پذیر و صلب از همان مواد اختصاص یافته است.