Gelachtige materialen hebben een breed scala aan toepassingen, vooral in scheikunde en geneeskunde. Echter, hun bruikbaarheid wordt soms beperkt door hun inherente willekeurige en ongeordende aard. Onderzoekers van het Institute for Solid State Physics van de Universiteit van Tokyo hebben een manier gevonden om een ​​nieuw soort gel te produceren dat deze beperking overwint. Het is nog steeds kneedbaar en aanpasbaar zoals bestaande gels, maar het heeft een meer geordende structuur, die een nieuw scala aan mogelijke toepassingen op verschillende gebieden kan openen.

Als je het woord "gel, " je roept waarschijnlijk het beeld op van iets stroperigs, zoals sommige cosmetische substanties of de binnenkant van een traagschuimmatras. Maar in de wereld van wetenschappelijk onderzoek gels hebben een meer specifieke definitie. Strikt gesproken, gels zijn driedimensionale netwerken van polymeren - ketens van moleculen - met microscopisch kleine poriën tussen de chemische strengen. De aard en rangschikking van deze polymeren geven gels verschillende functies met gemeenschappelijke toepassingen, zoals chemische filtratie of medicijnafgifte.

De creatie van polymeernetwerkgels is moeilijk te controleren, dus ze zijn erg ongeordend en bevatten veel structurele inconsistenties of defecten. Men zegt dat ze heterogeen zijn, wat betekent dat hun vormen sterk variëren in hun structuren. Echter, Onderzoeksmedewerker Xiang Li en collega's hebben een nieuwe manier gevonden om een ​​hoog niveau van orde te handhaven tijdens het fabriceren van polymeergels. Het resultaat is een homogene gel die consistenter is in zijn hele structuur en toch de voordelen biedt van een zeer poreus en kneedbaar materiaal.

"We hebben aangetoond dat het eigenlijk vrij eenvoudig is om een ​​extreem homogeen gelnetwerk te synthetiseren, "zei Li. "Eerst, we hebben enkele stervormige polymeren stevig samengepakt in een oplosmiddel en wat chemicaliën toegevoegd die, wanneer geactiveerd, voeg deze sterpolymeren samen. We activeerden de verbindende of verknopende chemicaliën op een gecontroleerde manier; dit leidde op zijn beurt tot een meer geordend polymeergelnetwerk dan je normaal zou verwachten van dit soort processen."

Het fabricageproces, gebaseerd op een concept dat bekend staat als obligatiepercolatie, is zeer effectief in het produceren van geordende gelnetwerken - zozeer zelfs dat onderzoekers het gevoel hebben dat het hen dwingt om opnieuw te definiëren wat eigenlijk een gel is. Voorheen werd aangenomen dat een gel wanorde en defecten bevat, dit zijn echter niet langer de belangrijkste eigenschappen. Maar al dit werk is niet alleen bedoeld om iets nieuws te maken; het heeft een sterk doel en het kan leiden tot een aantal interessante ontwikkelingen.

"Geordende maar flexibele gelnetwerken kunnen worden gebruikt in toepassingen zoals hoogwaardige chemische filters, flexibele sensoren, mechanische aandrijvingen, gecontroleerde medicijnafgifte en zelfs ultraheldere optische vezels, " legde Li uit. "We willen anderen aanmoedigen om voort te bouwen op ons werk hier en andere manieren te vinden om nieuwe polymeergels te synthetiseren op basis van wat we zijn begonnen. Hoewel onze methode heel specifiek was, het legt de basis voor een meer algemeen experimenteel platform."

Het onderzoek wordt gerapporteerd in wetenschappelijke vooruitgang .