Onderzoekers die samenwerken met Jonathan Barnes, assistent-professor bij de afdeling Scheikunde, hebben onlangs aangetoond hoe moleculen met in elkaar grijpende ringarchitecturen kunnen worden gefunctionaliseerd en opgenomen in driedimensionale polymeernetwerken en materialen. Eerste auteur Mark Nosiglia, een afgestudeerde student in het laboratorium van Barnes, leidde het nieuwe werk, dat voortbouwt op de eerdere inspanningen van het team om de synthese van mechanisch gekoppelde moleculen te stroomlijnen. De resultaten zijn op 26 mei gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society .

Na het stroomlijnen en verbeteren van de efficiëntie van hun synthesemethoden, probeerden Barnes en Nosiglia de stijfheid, elasticiteit en krachtdissipatie van materialen af ​​te stemmen door op catenaan gebaseerde crosslinkers te integreren in het netwerk waaruit het materiaal bestaat. Catenanen zijn mechanisch in elkaar grijpende moleculen die uit twee of meer ringen bestaan, waardoor ze - en het materiaal waarin ze zijn verwerkt - voldoende bewegingsvrijheid hebben om dingen te doen zoals roteren, rekken en comprimeren wanneer ze worden blootgesteld aan externe krachten.

Barnes en Nosiglia ontdekten dat door een metaal aan de catenanen toe te voegen of te 'metaliseren', ze de ringen in een bepaalde conformatie konden fixeren, waardoor het hele gelmateriaal stijver en minder elastisch werd.

"Door moleculaire ketens op te nemen die kunnen worden 'vergrendeld' in het netwerk, moet het mogelijk zijn om de eigenschappen van materialen af ​​te stemmen", legt Barnes uit. "Mogelijke toepassingen zijn onder meer het gebruik van de moleculaire ringarchitecturen in rubberachtige materialen en kunststoffen om de rekbaarheid en hun vermogen om krachten te verdrijven, waaronder schokken, rekken en buigen, te verbeteren."

Vervolgens richten Barnes, Nosiglia en hun medewerkers zich op het produceren van hun 3D-netwerkmaterialen op een schaal die groot genoeg is om hun mechanische eigenschappen volledig te onderzoeken en te testen. Een dergelijke schaalvergroting zal een essentieel onderdeel zijn van de toekomstige onderzoeksinspanningen van het team. + Verder verkennen

Een 'spons' voor het adsorberen en desorberen van gasmoleculen