p A University of Newcastle e a UNSW Sydney estão usando técnicas avançadas de espalhamento de nêutrons na ANSTO para realizar pesquisas sobre a estrutura de polímeros em ambientes de sal complexos que, em última instância, fornecerão uma maneira de prever seu comportamento para aplicações no mundo real. p O tema da pesquisa são as escovas de polímero, matrizes densamente compactadas de cadeias de polímero que são amarradas a superfícies planas para uso em produtos de limpeza ecológicos, remediação ambiental, processamento de minerais, biotecnologia, sensores, entrega de drogas, e membranas.

p O comportamento de muitas dessas aplicações é determinado em grande parte pela interface entre o polímero e o substrato de superfície e a nanoestrutura do pincel.

p Um programa de pesquisa multianual integrado, liderado pelo Prof Grant Webber e Prof Erica Wanless da Universidade de Newcastle, A / Prof Stuart Prescott da UNSW, e Dr. Andrew Nelson da ANSTO, está examinando e caracterizando totalmente o comportamento complicado e as propriedades de escovas de polímero em ambientes complexos; eletrólitos mistos e soluções não aquosas.

p Eles estão particularmente interessados ​​em polímeros responsivos a estímulos. Por exemplo, as cadeias de polímero são muito "peludas" em baixas temperaturas, mas em altas temperaturas, as escovas caem na superfície, com diferentes sais alterando a temperatura de colapso.

p Investigações anteriores e atuais se basearam na refletometria de nêutrons, devido à sua capacidade única de caracterizar a interface em nanoescala.

p "Experimentos usando o refletômetro de nêutrons Platypus e Spatz forneceram informações in situ sobre mudanças estruturais nas moléculas de polímero em tempo real, "disse o cientista de instrumentos Dr. Andrew Nelson.

p "O desenvolvimento de ambientes de amostra dedicados para as escovas de polímero por A / Prof Prescott e software de análise de dados por seu recente Ph.D. graduado Isaac Gresham, significa que estamos muito bem preparados para esses experimentos, "disse Nelson.

p Nelson disse que "os refletômetros de nêutrons da ANSTO são adequados para estudar reações cinéticas rápidas, e a ANSTO possui software líder mundial para aquisição e análise de dados. "

p A equipe de pesquisa integrada publicou onze artigos em periódicos, incluindo um estudo recente sobre as respostas do polímero ao confinamento em resposta à temperatura de Isaac Gresham et al. em Macromoléculas e um estudo relacionado sobre as respostas do polímero na presença de eletrólitos mistos por Hayden Robertson et al. no Journal of Colloid and Interface Science.

p Robertson, um Ph.D. candidato na Universidade de Newcastle, recebeu recentemente a bolsa de estudos de polímero Ezio Rizzardo da Academia Australiana de Tecnologia e Engenharia (ATSE) por sua pesquisa sobre como melhorar a compreensão de polímeros responsivos a estímulos para criar interfaces inteligentes com propriedades ajustáveis.

p "O que é importante sobre seu comportamento é se as moléculas semelhantes a algas marinhas que estão ligadas a uma superfície estão entrando em colapso ou se expandindo na presença de diferentes sais ou solventes, "disse Robertson.

p "O comportamento dessas escovas de polímero em água é muito bem compreendido, mas o que nos interessa são as interações entre os polímeros na presença de íons diferentes, uma mistura de íons ou em diferentes solventes, como carbonato de propileno, " ele adicionou.

p "Em ambientes naturais e industriais, você nunca terá apenas água, será uma combinação de muitos íons e solventes diferentes. Estamos tentando entender a miríade de interações que surgem em ambientes complexos. "

p Embora uma compreensão dos efeitos específicos de íons remonte ao trabalho de Franz Hofmeister no final do século 19, que descobriu que havia uma ordem específica para a capacidade de um íon de precipitar as proteínas da clara do ovo em solução, conhecido como a série Hofmeister, não explicava o comportamento de maneiras diferentes, sistemas mais complexos.

p "Não temos uma teoria universal para prever como esses polímeros responderão a diferentes ambientes químicos. Essa teoria preditiva é necessária para avançar para as aplicações."

p Robertson e associados estarão investigando mais profundamente com mais experimentos em Platypus e Spatz e outras técnicas, como elipsometria. Os dados experimentais coletados no Platypus estão sendo usados ​​para informar os modelos computacionais, com o objetivo de estabelecer um modelo preditivo para o comportamento das escovas de polímero em ambientes complexos.

p "Nosso objetivo é entender melhor como projetar superfícies e as interações moleculares que ocorrem nelas, "disse Prescott.

p A equipe está trabalhando com parceiros da indústria para usar esse conhecimento no desenvolvimento de agentes de limpeza ecológicos para produtos de higiene pessoal / domésticos, e aditivos de processamento de minerais mais eficientes em água para a indústria de mineração australiana.