Um novo arcabouço teórico desenvolvido por pesquisadores da Universidade da Pensilvânia promete remodelar a forma como os cientistas pensam sobre as superestruturas poliméricas, que são materiais com arquiteturas complexas que lhes conferem propriedades únicas. As descobertas da equipe, publicadas na revista Science Advances, fornecem uma maneira de compreender e prever o comportamento desses materiais, o que poderia levar ao desenvolvimento de novos materiais com propriedades personalizadas para uma variedade de aplicações.

Superestruturas poliméricas são estruturas automontadas formadas pela organização espontânea de cadeias poliméricas. Essas estruturas podem ter uma ampla variedade de formas e tamanhos, incluindo esferas, bastonetes e lamelas. As propriedades das superestruturas poliméricas dependem de sua arquitetura, que é determinada pelas interações entre as cadeias poliméricas.

A nova estrutura teórica desenvolvida pelos pesquisadores da Penn fornece uma maneira de compreender e prever o comportamento das superestruturas poliméricas, considerando a energia livre do sistema. A energia livre é uma medida da estabilidade termodinâmica de um sistema e pode ser usada para determinar as condições sob as quais uma determinada superestrutura se formará.

Os pesquisadores usaram seu referencial teórico para estudar a automontagem de copolímeros em bloco, que são polímeros que consistem em dois ou mais tipos diferentes de unidades monoméricas. Os copolímeros em bloco podem formar uma variedade de superestruturas, dependendo da composição do copolímero em bloco e das condições sob as quais ele é montado.

Os pesquisadores descobriram que sua estrutura teórica previu com precisão o comportamento dos copolímeros em bloco e também forneceu novos insights sobre os mecanismos de automontagem. Esta informação poderia ser usada para projetar novos copolímeros em bloco com propriedades personalizadas para uma variedade de aplicações, como distribuição de medicamentos, engenharia de tecidos e armazenamento de energia.

"Nosso trabalho fornece uma nova maneira de pensar sobre superestruturas de polímeros", disse Jian Qin, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Penn e primeiro autor do estudo. "Acreditamos que esta estrutura teórica será uma ferramenta valiosa para compreender e projetar esses materiais para uma ampla gama de aplicações."

O estudo foi apoiado pela National Science Foundation e pelo Army Research Office.