Un diseño gráfico MIT químico de polímeros, tanto la inducción de luz y reversiblemente conmuta de una grande a una estructuras más pequeñas como objetos azules
Massachusetts Institute of Technology (MIT) han diseñado un estudio realizado por el cambio de la estructura de un material polimérico en respuesta a la luz, para convertirlo en un material duro es un material flexible puede ser dañado en el momento de la auto-curación.
profesor asociado de química en el MIT Jeremiah Johnson, un Instituto de Tecnología de Massachusetts Cork Institute Comprehensive Cancer (Koch Institute del MIT para la Investigación del Cáncer Integral), miembro y líder de proyectos de investigación del grupo de polímeros y de la materia blanda, dijo: 'puede alternar el estado de la materia, y en cada estado, incluso si se hace de los mismos ingredientes, como materiales completamente diferentes.'
Johnson sugirió que Este material consiste en un polímero unido a una molécula fotorreceptora que se puede usar para cambiar los enlaces químicos formados en el interior del material. Aunque este material se puede utilizar para recubrir objetos tales como automóviles o satélites, lo que les permite sanar después del daño, estas aplicaciones están muy lejos en el futuro.
El primer autor del artículo publicado en Nature es Yu Wei Gu, un estudiante graduado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Otros autores incluyen Eric Alt, estudiante graduado del MIT, Adam Willard, profesor asistente de química en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad del Sur de Florida. Heng Wang y Xiaopeng Li.
Muchas de las propiedades del polímero, tales como su capacidad de hincharse y dureza son controlados por su topología, es decir, cómo la composición del material y la disposición de asuntos relacionados. Generalmente, una vez que se forma el material, que puede no ser el cambio reversible de topología. P. ej , no caso frágil donde un elástico pelotas de goma y se mantienen sin cambiar su composición química.
En este trabajo, Johnson y sus colegas querían crear un nunca tuvieron el material, que se puede activar de forma reversible entre dos topologías diferentes estados. Se dan cuenta de que un polímero diseñado para ellos hace unos años los polyMOCs material de la jaula de metal orgánico, el material es un candidato prometedor para dar implementado. polyMOCs un polímero flexible conectado por un metal, forman una estructura en forma de jaula.
Los investigadores hicieron estos materiales mezclando polímeros unidos a grupos llamados ligandos, que pueden unirse a átomos de metal. Cada átomo de metal (en este caso por lo general de metal paladio) puede estar asociada con la molécula ligando de unión de cuatro forman una rígidos racimos de jaula que tienen diferentes proporciones moleculares de paladio y un ligando. La relación determina el tamaño de los grupos de jaula.
En este nuevo estudio, los investigadores contempla un material que puede ser reversible conmutarse entre dos grupos de jaula de diferentes tamaños: un 24 átomo de paladio y ligando que tiene 48, que tiene una de tres átomos de paladio y 6 Moléculas de ligando
Para lograr este objetivo, serán llamados DTE un ligando de molécula fotosensible en. Ángulo de enlace Magnitud formado por moléculas de jaula de nitrógeno en el ligando a la decisión paladio DTE cuando se expone a la luz ultravioleta, se Formar un anillo en el ligando aumenta el ángulo en el que el nitrógeno se une al paladio, lo que hace que el grupo se rompa y forme grupos más grandes.
Cuando los investigadores sobre el material para emitir luz verde, el anillo se rompe, ángulo de enlace se convierte en grupos más pequeños pequeños, recién formados. El proceso de toma alrededor de cinco horas para completar, Los investigadores encontraron que podían ser invertidos siete veces. Cada inversión del tiempo, siempre hay una pequeña parte del polímero no puede ser invertido, lo que resulta en la separación de materiales.
Cuando el material está en un pequeño grupo, es 10 veces más dinámico y más dinámico en condiciones normales. Johnson dice: "Pueden fluir cuando se calientan, lo que significa que puedes cortarlos y en condiciones de calor moderadas". Autocuración.
Este enfoque supera el problema que generalmente ocurre con los materiales de autocuración, es decir, tienden a tener una estructura relativamente débil. En este caso, el material puede cambiarse entre un estado de autocuración más suave y un estado más rígido.
En este estudio, Los investigadores usan polietilenglicol (PEG) polimérico para fabricar materiales que creen que se pueden usar con cualquier tipo de polímero. Las posibles aplicaciones incluyen materiales de autocuración, y aunque este método es ampliamente utilizado, el paladio, un metal raro y costoso, debe ser reemplazado por una alternativa más barata.
"Todo lo que esté hecho de plástico o caucho puede repararse si está dañado", dijo Johnson. "No es necesario tirarlo. Tal vez este método le dé al material una vida más larga".
Otra posible aplicación para estos materiales es la administración de fármacos. Johnson cree que es posible encapsular la droga en una estructura de jaula más grande y luego exponerla a luz verde para abrirla y liberarla. La aplicación de luz verde también puede volver a administrar la droga. Capturado, proporcionando un nuevo método para la administración reversible de medicamentos.
Los investigadores también están trabajando para crear materiales que se transformen reversiblemente de sólidos a líquidos, y usen la luz para crear un patrón flexible y rígido dentro del mismo material.