La società moderna si basa sui polimeri, come polipropilene o plastica di polietilene, per una vasta gamma di applicazioni, dai contenitori per alimenti alle parti di automobili ai dispositivi medici. Però, come le persone, i polimeri invecchiano, e quando lo fanno, i materiali diventano soggetti a crepe o rotture. Ora, ricercatori che riferiscono in Scienze Centrali ACS hanno sviluppato un metodo per visualizzare le variazioni nei polimeri che si presentano con l'età.

Calore, luce del sole, ossigeno e umidità possono causare la degradazione dei polimeri nel tempo. Nelle prime fasi, le catene del polimero si rompono, produzione di gruppi funzionali, come i gruppi ossidrile, e la generazione di radicali liberi che accelerano il processo di invecchiamento. Gli scienziati hanno sviluppato metodi per studiare i segni più avanzati dell'invecchiamento dei polimeri, ma queste tecniche non forniscono un'immagine tridimensionale microscopica, e la maggior parte non è abbastanza sensibile da rilevare l'invecchiamento precoce. Rui Tian, Chao Lu e colleghi volevano trovare un modo per visualizzare il processo di invecchiamento dei polimeri di polipropilene e polietilene in 3-D. Tale tecnica potrebbe essere utilizzata per rilevare i polimeri invecchiati in modo che possano essere riparati o sostituiti con parti nuove prima che si guastino.

I ricercatori hanno basato il loro metodo su un colorante fluorescente disponibile in commercio, chiamato DBPA, che possono legarsi specificamente ai gruppi idrossilici nei polimeri quando le catene si rompono. Il team ha riscaldato un sottile foglio di polipropilene o polietilene a 140 F e quindi ha immerso la plastica in una soluzione DPBA per tingere i siti invecchiati con gruppi idrossilici. Quando i ricercatori hanno osservato i fogli al microscopio confocale, hanno scoperto che i siti invecchiati nei polimeri, come rivelato dai gruppi idrossilici marcati in modo fluorescente, sono cresciuti più in profondità, più ampio e più frequente nel tempo. Il metodo ha rilevato un invecchiamento più rapido del polimero quando i fogli sono stati esposti a temperature più elevate. A conoscenza dei ricercatori, la tecnica fluorescente è la prima in grado di monitorare sensibilmente l'invecchiamento del polimero in 3-D, che aiuterà a identificare i polimeri deteriorati nelle prime fasi.