Vertakte polymeren, polymeren die eruitzien als kleine boomtakken, hebben een aanzienlijk potentieel voor waterfiltratie, het biomedische veld, nano-elektronica en andere toepassingen. Onderzoekers hebben nu een betere manier bedacht om deze unieke structuren efficiënt te creëren.

Onder leiding van het laboratorium van Mingjiang Zhong, assistent-professor chemische en milieutechniek en chemie, is de studie nu gepubliceerd in Chem .

Polymeren, die zijn gemaakt van herhalende eenheden van kleine moleculen om een ​​groter molecuul te vormen, hebben verschillende structuren. Zhong richt zich op het ontwikkelen van polymeren met vertakkingen, of zijketens, die hun eigen vertakkingen dragen. Een polymeerstructuur met een hogere vertakkingsgraad betekent dat het een grotere functionaliteitsdichtheid heeft zonder meer ruimte in beslag te nemen.

Een paar jaar geleden ontwikkelde Zhong een proces om deze structuren te maken, ook wel dendritische polymeren genoemd. Hun potentieel werd echter beperkt door het kleinschalige en matige efficiëntieproces om ze te synthetiseren. Nu, met een combinatie van mechanistische experimenten en computersimulaties, kan zijn lab ze efficiënter en met meer controle maken. Met dit proces kunnen ze worden ontwikkeld in een industriële omgeving. Het is een noodzakelijke stap om deze polymeren verder te brengen dan fundamenteel onderzoek en in gebruik te nemen voor praktische toepassingen.

"We willen goed gecontroleerde vertakte polymeren synthetiseren omdat we enkele biosystemen willen nabootsen die zeer precieze structuren hebben", zegt Mengxue Cao, een afgestudeerde student in het laboratorium van Zhong en hoofdauteur van het onderzoek. "Onze methode kan een gecontroleerde polymeerlengte en vertakkingsnummer garanderen."

Een groot deel van het succes van het werk kwam van het optimaliseren van de methode voor het omzetten van monomeren, de kleine moleculen waaruit polymeren bestaan. Cao zei dat ze de monomeren nu met drie keer meer efficiëntie kunnen omzetten.

Naast het uitvoeren van laboratoriumexperimenten, ontwikkelden de onderzoekers kinetische simulaties, waarbij ze rekening hielden met voorgestelde gegevens om te zien "hoe kunnen we het molecuul meer gecontroleerd maken en hoe kunnen we de katalysatorconcentratie mogelijk verlagen."

Cao zei dat met een ontwikkeld schaalbaar proces het laboratorium nu op zoek is naar deze unieke materialen om te gebruiken, misschien te beginnen met waterfiltratie.

"We hebben al een grote bibliotheek met monomeren die we willen polymeriseren, wat betekent dat we verschillende functionele materialen met vertakte structuren kunnen maken, dus de volgende stap zou kunnen zijn om die dingen in echte toepassingen te brengen," zei ze. + Verder verkennen

Zelftemplerende, oplosmiddelvrije supramoleculaire polymeersynthese