La strategia di commutazione del catalizzatore è il passaggio chiave nella produzione di un quarto di polimero tetrablocco cristallino a quattro componenti.

Destreggiando quattro diverse reazioni chimiche in un'unica beuta, i ricercatori della KAUST hanno combinato quattro polimeri per formare un'unica sostanza multicristallina. I materiali che combinano perfettamente più polimeri potenzialmente uniscono gli aspetti migliori di ciascun materiale.

Il nuovo approccio versatile per la creazione di questi "polimeri multiblocco multicristallini, " sviluppato da Nikos Hadjichristidis del KAUST Catalysis Center e dal suo team, in collaborazione con Yves Gnanou, potrebbe portare a un'intera nuova famiglia di materiali polimerici avanzati.

I polimeri sono molecole a catena lunga realizzate collegando insieme piccole molecole "unità monomeriche, " come una collana di perline identiche su una collana. Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato modi per realizzare copolimeri "doppio cristallini" in cui una parte della catena è costituita da un tipo di monomero e l'altra parte è costituita da un altro. "I copolimeri a blocchi a doppio cristallino hanno una miriade di applicazioni, come per lo stoccaggio di energia, ingegneria dei tessuti e somministrazione di farmaci, "dice Viko Ladelta, un membro della squadra di Hadjichristidis.

L'aggiunta di un numero ancora maggiore di diverse sezioni polimeriche ha il potenziale per produrre materiali con proprietà ancora più avanzate. "Ma le procedure sintetiche sono molto impegnative, " Spiega Ladelta. "Era difficile eseguire anche la sintesi di copolimeri a blocchi bicristallini, a causa dell'incompatibilità dei monomeri e dei catalizzatori." Realizzare materiali che incorporano quattro diversi monomeri in quattro blocchi chimicamente diversi - quartipolimeri tetrablocchi tetracristallini - porta a un'incompatibilità ancora maggiore.

Hadjichristidis e il suo team hanno sviluppato un trucco, chiamato commutazione del catalizzatore, per aiutare a superare il problema dell'incompatibilità. La maggior parte dei catalizzatori organici utilizzati per una reazione di formazione del polimero, chiamata polimerizzazione ad apertura d'anello, sono acidi o basi. Aggiungendo un tipo di monomero alla catena polimerica in condizioni basiche, quindi aggiustando il pH e usando un secondo catalizzatore per aggiungere il successivo monomero, è possibile creare polimeri multiblocco in un unico recipiente di reazione. "Questa strategia consente di risparmiare tempo ed evita anche il rischio di qualsiasi contaminazione del polimero, "dice Ladelta.

Il gruppo di Hadjichristidis ha precedentemente utilizzato la commutazione di catalizzatori tra catalizzatori organici per creare polimeri a doppio e triplo cristallino. Ora, per la prima volta, il team ha dimostrato che è possibile regolare il pH, quindi passare da un catalizzatore organico a uno metallico, per fare un quarto di polimero tetrablocco tetracristallino.

"Il nostro piano è espandere l'ambito della strategia di cambio catalizzatore ad altri tipi di polimerizzazione, Ladelta afferma. "Sintetizzeremo polimeri multicristallini più complessi e collaboreremo con i fisici dei polimeri per comprendere le proprietà fisiche che ci guideranno verso le applicazioni del mondo reale".