Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio, RIKEN e a Universidade Tohoku desenvolveram uma cadeia de polímero de silicone que pode se auto-montar em uma estrutura periódica 3-D. Eles conseguiram isso usando suas moléculas de triptycene automontáveis ​​recentemente relatadas para modificar as extremidades das cadeias de polímero.

O desenvolvimento de novos materiais macios para diversos sistemas ópticos, mecânico, o transporte de calor / carga e as aplicações nanotecnológicas se beneficiariam muito com as técnicas para criar conjuntos de polímeros em estruturas ordenadas periodicamente. Essas estruturas ordenadas são criadas usando andaimes moleculares ou modificando certas partes dos polímeros usados ​​para que eles se auto-montem na forma desejada.

Contudo, os pesquisadores hoje consideram que a funcionalização terminal (modificando ambas as extremidades de uma cadeia polimérica) não é muito eficaz para criar estruturas ordenadas periodicamente. É por isso que os cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), liderado por Fumitaka Ishiwari, estavam interessados ​​em revisitar uma de suas moléculas de triptycene recentemente desenvolvidas, chamado 1, 8, 13-Trip. A equipe já havia demonstrado que esta molécula pode se auto-montar com segurança em uma estrutura 3-D periódica feita de folhas 2-D paralelas separadas umas das outras por uma distância fixa (ver Fig. 1). "Estávamos interessados ​​em investigar se a poderosa capacidade de automontagem desse motivo triptycene também funcionaria em sistemas poliméricos, "explica Ishiwari.

Portanto, a equipe projetou cadeias de polidimetilsiloxano (PDMS) com as extremidades substituídas por uma molécula de triptycene. Eles esperavam que essas cadeias de silicone modificadas também exibissem o comportamento de automontagem promissor observado para 1, 8, 13-Viagem sozinha, e, portanto, teve que executar muitos experimentos diferentes para provar isso, incluindo difração / espalhamento de raios-X de radiação síncrotron usando a linha de luz BL45XU em SPring-8 (Hyogo, Japão), calorimetria de varredura diferencial e medições de espectroscopia. Felizmente, todos os resultados pareciam indicar que as cadeias de PDMS modificadas se auto-montaram na estrutura periódica 3-D mostrada na Fig. 2. Isso também foi verificado pela análise das diferenças nas características de fluxo das cadeias de PDMS modificadas e cadeias regulares de PDMS.

As descobertas da equipe são muito promissoras porque o motivo triptycene usado é simples e fácil de sintetizar em etapas curtas, e pode fornecer uma ferramenta poderosa para organizar polímeros e reforçar suas propriedades estruturais e físicas. "A presente descoberta irá atualizar a noção geral de que a funcionalização terminal não é eficaz para alcançar a montagem controlada de polímeros em uma estrutura periodicamente ordenada, "finaliza Ishiwari. A equipe continuará investigando a auto-organização dos polímeros, e espera-se que os resultados levem ao desenvolvimento de novos materiais e técnicas de síntese.

O professor Masaki Takata, da Universidade de Tohoku, atribuiu o sucesso do estudo aos esforços colaborativos do Centro de Pesquisa Conjunta da Rede para Materiais e Dispositivos e à instalação de Radiação Síncrotron em larga escala, SPring-8, gerido por RIKEN. Ele acrescentou que "isso também deve desencadear uma grande demanda por mais materiais de alta qualidade, que pode ser desenvolvido na instalação do síncrotron 3GeV de próxima geração, deverá começar a construção na Universidade de Tohoku no próximo ano. "