Katalysatorwisselstrategie is de belangrijkste stap in de productie van een viercomponenten kristallijn tetrablokkwartpolymeer.

Door vier verschillende chemische reacties in een enkele kolf te jongleren, onderzoekers van KAUST hebben vier polymeren gecombineerd om een ​​enkele multikristallijne stof te vormen. Materialen die naadloos meerdere polymeren combineren, voegen mogelijk de beste aspecten van elk materiaal samen.

De veelzijdige nieuwe benadering voor het maken van deze "multikristallijne multiblokpolymeren, " ontwikkeld door Nikos Hadjichristidis van het KAUST Catalysis Center en zijn team, in samenwerking met Yves Gnanou, zou kunnen leiden tot een hele nieuwe familie van geavanceerde polymeermaterialen.

Polymeren zijn moleculen met een lange keten die worden gemaakt door "monomere eenheden van kleine moleculen" met elkaar te verbinden. " als een reeks identieke kralen aan een ketting. Onlangs, onderzoekers hebben manieren ontwikkeld om "dubbelkristallijne" copolymeren te maken waarbij een deel van de keten is gemaakt van het ene soort monomeer en het andere deel is gemaakt van een ander. "Dubbelkristallijne blokcopolymeren hebben talloze toepassingen, zoals voor energieopslag, tissue engineering en medicijnafgifte, " zegt Viko Ladelta, een lid van het team van Hadjichristidis.

Door een nog groter aantal verschillende polymeersecties toe te voegen, kunnen materialen met nog geavanceerdere eigenschappen worden geproduceerd. "Maar de synthetische procedures zijn erg veeleisend, Ladelta legt uit. "Het was moeilijk om zelfs de synthese van dubbelkristallijne blokcopolymeren uit te voeren, vanwege de onverenigbaarheid van de monomeren en katalysatoren." Het maken van materialen die vier verschillende monomeren bevatten in vier chemisch verschillende blokken - tetrakristallijne tetrablokkwartpolymeren - leidt tot nog grotere onverenigbaarheid.

Hadjichristidis en zijn team hebben een truc ontwikkeld, katalysatorschakeling genoemd, om het incompatibiliteitsprobleem op te lossen. De meeste organische katalysatoren die worden gebruikt voor een polymeervormende reactie, ringopeningspolymerisatie genoemd, zijn zuren of basen. Door onder basische omstandigheden één type monomeer aan de polymeerketen toe te voegen, vervolgens de pH aanpassen en een tweede katalysator gebruiken om het volgende monomeer toe te voegen, het is mogelijk om multiblokpolymeren te maken in een enkele reactiepot. "Deze strategie bespaart tijd en vermijdt ook het risico van verontreiniging van het polymeer, ' zegt Ladelta.

De groep van Hadjichristidis heeft eerder katalysatorwisseling tussen organische katalysatoren gebruikt om dubbelkristallijne en drievoudig kristallijne polymeren te creëren. Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, het team heeft aangetoond dat het mogelijk is om de pH aan te passen, schakel dan over van een organische naar een metaalkatalysator, om een ​​tetrakristallijn tetrablokkwartpolymeer te maken.

"Ons plan is om de reikwijdte van de katalysatorwisselstrategie uit te breiden naar andere soorten polymerisatie, " zegt Ladelta. "We zullen complexere multikristallijne polymeren synthetiseren en samenwerken met polymeerfysici om de fysieke eigenschappen te begrijpen om ons te begeleiden naar toepassingen in de echte wereld."