I sistemi costituiti da un polimero supramolecolare sono ben compresi, ma molto rimane sconosciuto per i sistemi che coinvolgono la combinazione di più polimeri supramolecolari, come ciò che influenza la lunghezza dei copolimeri risultanti. Per il suo dottorato ricerca, Elisabeth Weyandt ha esaminato come cambia la lunghezza di questi copolimeri. Weyandt ha difeso la sua tesi presso il dipartimento di ingegneria chimica e chimica il 17 settembre.

Nei polimeri convenzionali, come quelli usati nella plastica, i monomeri sono uniti da legami covalenti. Però, nei polimeri supramolecolari le cose sono leggermente diverse in quanto i monomeri sono collegati da una combinazione di più deboli, legami non covalenti come il legame idrogeno o l'impilamento -π.

I sistemi polimerici supramolecolari monocomponenti sono ben compresi, ma il passaggio da sistemi monocomponenti a sistemi multicomponente per ottenere materiali e sistemi supramolecolari funzionali rimane impegnativo. Quando si mescolano più componenti supramolecolari, la lunghezza complessiva è influenzata, che a sua volta influenza le proprietà del materiale.

Aggiunta di un secondo polimero supramolecolare

Per il suo dottorato ricerca, Weyandt ha esplorato per la prima volta come l'aggiunta di un secondo polimero supramolecolare influenzi la lunghezza del copolimero risultante. Il secondo componente può avere una serie di effetti. Primo, potrebbe fungere da comonomero che ne aumenta la lunghezza. Secondo, può fungere da intercalante che si stringe tra due monomeri. Terzo, può comportarsi come un sequestratore che ha un impatto negativo sui singoli monomeri e diminuisce il numero di monomeri disponibili. Finalmente, può fungere da tappatore della catena che blocca l'estremità della catena e blocca qualsiasi aumento di lunghezza del polimero.

Nella sua tesi, Weyandt delinea le difficoltà incontrate nel misurare la lunghezza dei polimeri dinamici, oltre ad analizzare il ruolo che l'additivo svolge nel processo. Una scoperta chiave della ricerca è stata che la concentrazione totale del monomero ha un'influenza significativa sul modo in cui il secondo polimero controlla la lunghezza del copolimero. Quando si opera ad alte concentrazioni, l'efficienza è maggiore che a basse concentrazioni, il che è controintuitivo dato che la composizione dei monomeri è esattamente la stessa.

Irradiazione luminosa

Weyandt ha studiato diversi casi con miscele supramolecolari. In un caso, usa un additivo fotocommutabile, che è un additivo che può trasformarsi da intercalante a tappatore a catena irradiandolo con la luce. L'additivo è stato quindi riportato a un intercalante mediante rilassamento termico.

I legami non covalenti formati tra i monomeri supramolecolari danno origine al loro unico, proprietà dinamiche; ma comportano anche molte sfide nel risolvere il meccanismo alla base di questi cambiamenti. Con il lavoro nella sua tesi, Weyandt ha ampliato la comprensione fondamentale dei copolimeri supramolecolari e il sottile equilibrio delle interazioni che guidano la formazione della struttura in complessi, sistemi supramolecolari multicomponenti.