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A fabricação de polímeros complexos com estruturas controladas com precisão torna-se muito mais simples graças a um novo procedimento de síntese ‘one-pot-and-one-step’.
A pesquisa na Universidade de Hokkaido traz um novo nível de controle para fazer moléculas de polímero longas e geometricamente interligadas de várias unidades moleculares alternadas diferentes unidas em uma sequência controlada.
O processo pode abrir novos caminhos para a produção de uma ampla gama de materiais avançados, com aplicações em muitos campos, incluindo entrega de medicamentos, armazenamento de dados, microeletrônica e nanolitografia.
Polímeros sintéticos são alguns dos materiais mais comuns do mundo moderno, formados quando moléculas de ‘monômero’ individuais reagem juntas para criar cadeias de polímeros. Poliésteres em roupas, polipropileno em embalagens e poliamidas em cordas e componentes de máquinas são apenas alguns exemplos comuns.
Muito mais versatilidade é possível ao obter um controle preciso sobre a sequência na qual diferentes moléculas de monômeros se combinam para formar blocos, que se ligam ainda mais. Obter um controle preciso sobre a formação desses materiais, conhecidos como polímeros em bloco, geralmente requer ciclos complicados de reações químicas.
“Conseguimos controlar a formação de polímeros em bloco em um processo de um pote e uma etapa”, diz o professor Toshifumi Satoh da Divisão de Química Aplicada da Universidade de Hokkaido.
A conquista é um exemplo do que é comumente descrito como uma reação de um pote e uma etapa, porque envolve simplesmente adicionar os monômeros necessários a um único recipiente de reação e usar a química para controlar a montagem dos monômeros em blocos e, em seguida, em um polímero de bloco.
Os monômeros neste estudo são chamados de anidridos cíclicos, epóxidos e oxetanos. Uma chave crucial para controlar como eles reagem é o uso de um carboxilato de metal alcalino – que atua como um catalisador – para alternar os processos de construção de polímeros entre diferentes formas de reação.
“Podemos controlar a topologia e a estrutura bi e tridimensional de nossos polímeros, além da sequência básica na qual os monômeros se combinam”, acrescenta Satoh.
Em um experimento, a equipe demonstrou o potencial de sua técnica controlando a combinação de quatro monômeros diferentes para fazer tetrapolímeros dibloco. As temperaturas nas quais esses materiais mudaram de sólidos para estados mais viscosos e emborrachados, conhecidas como temperaturas de transição vítrea, podem ser alteradas variando as estruturas químicas específicas dos blocos ligados. Esse é apenas um exemplo das muitas oportunidades de projeto oferecidas pelo controle da reação de síntese.
O procedimento também pode criar uma variedade de moléculas de polímero simétricas, como estruturas globulares que se estendem para fora de um núcleo simples, semelhantes aos galhos de uma árvore. produção em escala industrial, além de ser útil para explorações de química de polímeros em nível de laboratório”, conclui o professor Satoh.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Hokkaido. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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