p Cientistas russos propuseram uma teoria de transformação de fase em géis de polímero. Isso explica os mecanismos da redução dramática no volume dos hidrogéis zwitteriônicos quando são resfriados. Os resultados são publicados na revista Comunicações Químicas ( ChemComm ) p Os géis de polímero têm propriedades incomuns, incluindo a capacidade de absorver água em volumes centenas de vezes maiores que os seus. Por exemplo, alguns hidrogéis são capazes de conter até dois quilogramas de água por grama de gel seco. Alterando a temperatura ou adicionando solventes, várias propriedades desejadas podem ser alcançadas. É por isso que os géis de polímero são usados ​​na indústria e na biomedicina, incluindo para a entrega direcionada de medicamentos, criação de pele artificial, Brinquedos infantis, etc.

p Se você pegar um gel contendo um grande volume de solvente e gradualmente diminuir sua temperatura, quando um certo limite de temperatura é alcançado, haverá uma diminuição acentuada no volume do gel e uma grande quantidade de líquido será espremida para fora dele - o gel entrará em colapso (contrair-se-á).

p A teoria do colapso do gel foi proposta pela primeira vez pelos físicos e químicos americanos Paul Flory e John Rehner, Jr. em 1943 e posteriormente desenvolvido pelo cientista japonês Tsuyoshi Tanaka. Uma deficiência da teoria clássica é que ela não leva em consideração as peculiaridades da estrutura molecular das ligações poliméricas.

p A nova teoria foi proposta por uma equipe de cientistas russos composta por Yury Budkov, Professor do MIEM HSE (HSE Tikhonov Instituto de Eletrônica e Matemática de Moscou), Nikolai Kalikin, um Ph.D. estudante do Instituto Krestov de Química de Soluções da Academia Russa de Ciências, e Andrei Kolesnikov, bolsista de pesquisa no Instituto de Química Não Clássica de Leipzig. Os pesquisadores desenvolveram uma teoria microscópica do gel de polímero, cada elo carrega um dipolo elétrico - duas cargas elétricas de magnitude igual, mas oposto no sinal.

p Esta estrutura molecular é mais comumente encontrada em polímeros zwitteriônicos, cujas unidades carregam grupos de íons carregados positiva e negativamente.

p Os autores mostraram que em temperaturas suficientemente baixas é a interação eletrostática de unidades de polímero que leva ao colapso do gel. Eles também nomearam os principais parâmetros que influenciam a temperatura de transição do estado expandido para contraído:o valor do momento dipolo (o produto da carga por comprimento do dipolo) e a razão do comprimento da ligação entre os elos adjacentes da cadeia de polímero para o comprimento do dipolo.

p O último resultado é um avanço significativo na teoria do gel em comparação com a teoria clássica de Flory-Rehner-Tanaka, que não leva em consideração a estrutura molecular específica das ligações poliméricas.

p "Na prática, não podemos controlar as propriedades moleculares das ligações poliméricas, mas, graças à nossa teoria, os químicos serão capazes de criar polímeros com propriedades adequadas com antecedência e controlar a temperatura de colapso, "comenta Yury Budkov, professor do MIEM HSE.

p Os cientistas observam que as avaliações teóricas feitas serão úteis em aplicações modernas de géis zwitteriônicos, como superabsorventes, nanorreatores moleculares, revestimentos antibacterianos, membranas eletricamente condutoras para fontes de corrente química, pele artificial, músculos artificiais e outros.

p Todo ano, a ChemComm O conselho editorial seleciona jovens pesquisadores de todo o mundo que trabalham em diferentes áreas da química e os convida a publicar em uma edição especial para Investigadores Emergentes. Este ano, Yury Budkov estava entre os jovens cientistas convidados na área de Química Teórica e Física.