人造聚合物為研發新材料鋪路

2017-09-27 瀏覽量：929

來源：材料科技在線

我們可以把這種新的分子連接技術想象成三種不同的鐵路貨車，每種貨車每端都有兩個獨特的聯軸器，只允許它們以特定的順序聯接。

21世紀，人造聚合物在我們的生活中無處不在。小分子長鏈結合形成的大分子可以制成任何你可能穿的衣服、橡膠和膠水以及任何塑料制品。

然而，這些人造聚合物所展現的材料性能特別依賴于構成聚合物鏈的各個分子連接的順序。例如，由A,B和C分子組成的聚合物鏈可能以A-B-C-B-A或者A-C-A-B-B等形式出現。每種不同的聚合物可能具有完全不同的性質，有的可能有使用價值有的則沒有。

到目前為止，材料科學家一直依賴于混合溶液，例如A,B,C混合，來形成聚合物，這嚴重限制了新材料的開發。

多虧了廣島大學的研究人員，我們不再隨機確定聚合物的性質。來自HU化學系的Takeharu Haino教授和Takehiro Hirao博士已經開發了一種精確定義聚合物鏈順序的方法——開辟了研發當前不存在的材料的潛力。

從自然界結構明確的生物大分子中獲得啟示，例如，在DNA和基因中少量有機分子的微小變化就能產生不同的生命譜，他們開發出了一種能夠在形成長鏈聚合物時調節分子的順序的自我排序策略。

可以把這種新的分子連接過程想象成三種不同的鐵路貨車，每種車廂兩端都有兩個獨特的車鉤，只允許它們按特定順序連接。那么當達到正確的順序時，一列無限長度和完全規律的列車是完全有可能的。

事實上，HU實驗室合成了三種不同的單體分子，每個分子都不同于其他分子，它們各自都有兩個不同的鍵合位點，分別位于分子的兩端。

由這些新分子組成的溶液，分階段混合，形成配對溶液。分子1與分子2結合形成由1-2分子組成的溶液。與分子3鍵合的分子2形成2-3溶液，分子3與分子1結合形成3-1溶液。

這些1-2,2-3和3-1對聯分子在溶液中混合時，它們自動分選形成1-2-3-1-2-3等形式的長鏈聚合物。規則的聚合物序列是預定和自分類的。

這是一種全新的形成聚合物的方法。以前的合成聚合物只是涉及簡單的共價鍵合，用共用電子對將它們結合在一起，但是該系統則是在每個分子上都使用高度特異性的“抓取”端，使得分子僅與另一分子上僅一種類型的“銷”末端鍵合。

Haino教授指出，所得聚合物不僅僅是分子，而是分子復合物——超分子。這種新的超分子生產方法完全準確地預測了最終產品的組成，并且可以進行操控和重新設計，從而得到新的性能十分優異的人造聚合物。

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