Gefabriceerde polymeren zijn alomtegenwoordig op de markt. Deze grote moleculen worden gebruikt voor synthetische kleding, rubbers en lijmen, en alles van plastic. Echter, de materiaaleigenschappen die door door de mens gemaakte polymeren worden vertoond, zijn afhankelijk van de volgorde van de afzonderlijke moleculen die de polymeerketen vormen. Bijvoorbeeld, een polymeerketen bestaande uit A, B, en C-moleculen zouden mogelijk de vorm kunnen aannemen van A-B-C-B-A of A-C-A-B-B enz. Elk polymeer zou dus enorm verschillende eigenschappen kunnen hebben.

Tot nu, materiaalwetenschappers vertrouwden op mengoplossingen, zoals een, B en C samen, en het observeren van de vorming van het resulterende polymeer, waardoor de ontwikkeling van nieuwe materialen ernstig wordt beperkt. Nutsvoorzieningen, Professor Takeharu Haino en Dr. Takehiro Hirao van de afdeling Scheikunde van de HU hebben een manier ontwikkeld om de volgorde van polymeerketens nauwkeurig te definiëren, het ontsluiten van het opwindende potentieel om nieuwe materialen te ontwerpen.

Hun cue uit de natuur halend, waar structureel goed gedefinieerde biopolymeren de norm zijn, ze hebben een zelfsorterende strategie ontwikkeld die de volgorde reguleert die moleculen aannemen bij het vormen van polymeren met een lange keten.

Het nieuwe proces voor het koppelen van moleculen kan worden voorgesteld als drie verschillende treinwagons, elk met twee unieke koppelingen aan beide uiteinden waardoor ze alleen in een bepaalde volgorde kunnen worden aangekoppeld. Wanneer de juiste volgorde is bereikt, een trein van onbeperkte lengte en volledige regelmaat is mogelijk.

In het HU-lab werden drie verschillende monomeermoleculen gesynthetiseerd. De een is anders dan de ander, en ze hebben elk twee verschillende bindingsplaatsen die zich aan tegenovergestelde uiteinden van de moleculen bevinden.

Oplossingen bestaande uit deze nieuwe moleculen, gemengd in fasen, koppeloplossingen vormen. Molecuul 1 gebonden met molecuul 2 om een ​​oplossing te vormen die bestaat uit 1-2 moleculen. Molecuul 2 gebonden met molecuul 3 vormt een 2-3-oplossing, en molecuul 3 gebonden met molecuul 1 om een ​​3-1 oplossing te vormen.

Wanneer deze 1-2, 2-3, en 3-1 couplet-moleculen werden vervolgens in oplossing gemengd, ze sorteerden zichzelf om een ​​polymeer met lange keten te vormen in de vorm van 1-2-3-1-2-3, enzovoort, een regelmatige polymeersequentie die vooraf bepaald en zelfsorterend is.

Dit is een geheel nieuwe manier om polymeren te maken. Terwijl eerdere synthetische polymeren eenvoudige covalente bindingen omvatten waarin moleculen elektronen delen om ze aan elkaar te binden, dit systeem maakt gebruik van zeer specifieke "grijper"-uiteinden op elk molecuul die binden met slechts één type "pin"-uiteinde op een ander molecuul.

Professor Haino zegt dat het resulterende polymeer niet zomaar een molecuul is, maar een moleculair complex - een supermolecuul. Deze nieuwe productiemethode voor supermoleculen voorspelt volledig en nauwkeurig de samenstelling van het eindproduct en kan worden gemanipuleerd en opnieuw ontworpen om nieuwe kunstmatige polymeren te geven met eigenschappen die zeer nuttig kunnen zijn voor de samenleving.