Um polímero que pode ser dividido em seus blocos de construção moleculares, que pode então ser recombinado por aquecimento ou resfriamento - mas por mecanismos diferentes em cada caso - foi desenvolvido por químicos RIKEN. Isso poderia levar a plásticos intrinsecamente recicláveis ​​e sustentáveis ​​que despolimerizam sob demanda.

Os polímeros são moléculas de cadeia longa formadas pela conexão de longas cadeias de pequenas moléculas chamadas monômeros. Em polímeros convencionais, os monômeros se conectam por meio de ligações covalentes. Porque esses laços são tão fortes, é extremamente difícil recuperar o monômero no final da vida útil de um plástico.

Takuzo Aida do RIKEN Center for Emergent Matter Science tem desenvolvido polímeros supramoleculares, em que os monômeros se conectam por meio de interações não covalentes prontamente reversíveis.

"Inicialmente, queríamos apenas sintetizar um polímero supramolecular termicamente estável usando um monômero em forma de disco com oito unidades de amida de ligação de hidrogênio em suas cadeias laterais, "Aida diz. Uma equipe que incluía seus ex-colegas Venkat Rao e Daigo Miyajima desenvolveu um monômero à base de porfirina que formou um polímero estável em solventes de hidrocarbonetos, mas que despolimerizou prontamente com a adição de um álcool, que rompeu as ligações de hidrogênio que mantinham o polímero unido.

Como esperado, esta mistura despolimerizada repolimerizou no resfriamento. "Mas para nossa grande surpresa, a mistura despolimerizada também repolimerizou após aquecimento, "Aida lembra.

Para investigar este fenômeno incomum, o grupo RIKEN uniu-se ao grupo de E. W. "Bert 'Meijer na Universidade de Tecnologia de Eindhoven, Os Países Baixos, onde Mathijs Mabesoone desenvolveu um método computacional para analisar a polimerização supramolecular.

A análise revelou processos concorrentes em jogo. Após o resfriamento, as oito moléculas de álcool que se complexam a cada monômero caíram de uma vez para permitir a repolimerização. Se a mistura despolimerizada foi aquecida, Contudo, as moléculas de álcool caíram uma a uma.

"Antes da análise computacional, nenhum de nós previu que um mecanismo de descomplexação tão interessante estava operando, "Meijer diz." Esses processos moleculares complexos e competitivos são um elemento-chave da biologia, mas só recentemente foram reconhecidos na química supramolecular. Nosso polímero é, portanto, um passo para fechar a lacuna entre os sistemas sintéticos e naturais. "

A descoberta pode levar ao desenvolvimento de polímeros supramoleculares que são muito estáveis ​​em uso, mas altamente dinâmico quando o material precisa ser reciclado.

Também poderia tornar o processamento de solução em escala industrial de polímeros com menos consumo de energia. As soluções de polímero são altamente viscosas e difíceis de processar, mas o polímero supramolecular é despolimerizado à temperatura ambiente, e então deve ter uma baixa viscosidade.

"Isso pode causar uma mudança de paradigma na indústria de polímeros, "Aida diz." O próximo passo é ajustar a estrutura do polímero para controlar a faixa de temperatura não polimerizável e projetar monômeros muito baratos. "