Anéis de bloqueio desbloqueiam novas propriedades do material

Químicos amadores podem lembrar que o cobre (Cu) geralmente aparece azul na água e verde quando ligado por um ligante não aromático padrão. No entanto, no caso dos catenanos metalizados criados no Barnes Lab, o cobre é ligado em um complexo de transferência de carga de metal para ligante (MLCT), que dá a seus géis uma cor carmesim escura. Crédito:Laboratório Barnes

Pesquisadores que trabalham com Jonathan Barnes, professor assistente do Departamento de Química, mostraram recentemente como moléculas com arquiteturas de anéis interligados podem ser funcionalizadas e incorporadas em redes e materiais de polímeros tridimensionais. O primeiro autor Mark Nosiglia, um estudante de pós-graduação no laboratório de Barnes, liderou o novo trabalho, que se baseia nos esforços anteriores da equipe para agilizar a síntese de moléculas mecanicamente interligadas. Os resultados foram publicados em 26 de maio no Journal of the American Chemical Society .
Depois de otimizar e melhorar a eficiência de seus métodos de síntese, Barnes e Nosiglia procuraram ajustar as propriedades de rigidez, elasticidade e dissipação de força dos materiais, integrando reticulantes à base de catenana na rede que compõe o material. Catenanos são moléculas mecanicamente interligadas que consistem em dois ou mais anéis, o que lhes permite - e ao material em que são incorporados - liberdade de movimento suficiente para fazer coisas como girar, esticar e comprimir quando submetidos a forças externas.

Barnes e Nosiglia descobriram que, adicionando um metal ou "metalizando", os catenanos, eles poderiam fixar os anéis em uma conformação particular, fazendo com que todo o material do gel se tornasse mais rígido e menos elástico.

"Ao incorporar cadeias moleculares que podem ser 'bloqueadas' na rede, deve ser possível ajustar as propriedades dos materiais", explicou Barnes. “As aplicações potenciais podem incluir o uso de arquiteturas de anéis moleculares em materiais e plásticos semelhantes a borracha para melhorar a elasticidade e sua capacidade de dissipar forças, incluindo impactos, alongamento e flexão”.

A seguir, Barnes, Nosiglia e seus colaboradores estão se concentrando na produção de seus materiais em rede 3D em escalas grandes o suficiente para explorar e testar completamente suas propriedades mecânicas. Essa ampliação será uma parte essencial dos futuros esforços de pesquisa da equipe. + Explorar mais