Polimeri aromatici “nuda” sintetizzati da supporto dendrimero. Credito:Issey Takahashi
I polimeri aromatici nudi hanno il potenziale per essere utilizzati in un'ampia gamma di materiali funzionali e ad alte prestazioni. Tuttavia, la loro sintesi è ostacolata dalla scarsa solubilità dei loro composti progenitori. Gli scienziati dell'Università di Nagoya in Giappone hanno superato questo problema sintetizzando polimeri aromatici nudi utilizzando un supporto dendrimero. Utilizzando l'elevata solubilità consentita dal supporto del dendrimero, i polimeri aromatici nudi potrebbero essere trasferiti con successo ad altri materiali per creare ibridi unici che hanno il potenziale per diventare nuovi materiali funzionali.
I polimeri aromatici sono la piattaforma di prima scelta per i materiali di prossima generazione grazie alle loro distinte proprietà ottiche, elettroniche e meccaniche, nonché alla loro biocompatibilità. In particolare, i poli(parafenilene) (PPP) e i politiofeni (PT) hanno ricevuto un enorme interesse grazie alle loro elevate prestazioni come materiali conduttori e luminescenti.
Poiché le loro proprietà dipendono in modo critico da fattori strutturali, c'è molto interesse per la sintesi precisa dei polimeri aromatici. Tuttavia, a causa delle forti interazioni intermolecolari π−π, i PPP e i PT genitori sono insolubili ai solventi senza sostituenti. A causa di questo problema di solubilità, la sintesi diretta, l'analisi delle proprietà e la manipolazione/trasferimento del materiale di polimeri aromatici lunghi e nudi sono rimaste sfuggenti. I PPP nudi possono essere ottenuti solo come aggregati insolubili, difficili da analizzare e utilizzare.
Per risolvere questo problema, un team guidato dal Professor Kenichiro Itami e dal Professore Associato designato Akiko Yagi dell'Institute of Transformative Bio-Molecules presso l'Università di Nagoya ha sviluppato un metodo per appendere polimeri aromatici a un dendrimero che consente ai polimeri aromatici "nudi" non sostituiti a catena di essere gestito in soluzione. I loro risultati sono stati pubblicati su Nature Communications .
Poiché i dendrimeri hanno un gran numero di gruppi terminali alla loro periferia, hanno una varietà di funzioni. "Abbiamo ipotizzato che i polimeri aromatici legati a un dendrimero gigante possano ottenere un'elevata solubilità a causa dell'impedimento sterico che impedisce l'aggregazione", afferma Shusei Fujiki, il primo autore dell'articolo.
La sintesi su dendrimero di polimeri aromatici nudi è stata studiata utilizzando una tecnica chiamata polimerizzazione Suzuki-Miyaura a trasferimento di catalizzatore. Utilizzando questa tecnica, è stata ottenuta la sintesi di vari polimeri aromatici nudi, come PT, PPP, polifluorene e copolimero a blocchi.
Una scoperta chiave della loro ricerca è stata che sono stati anche in grado di svelare le proprietà fotofisiche della spina dorsale coniugata con π dei polimeri aromatici nudi, che in precedenza era stata difficile a causa della sua bassa solubilità. Il gruppo ha anche ottenuto polimeri aromatici non sostituiti rilasciando il supporto dendrimerico mediante riduzione del gruppo estere.
In particolare, a causa dell'elevata solubilità apportata dal supporto del dendrimero, i polimeri aromatici nudi sono stati trasferiti con successo ad altri materiali, come gel di silice e proteine, per creare ibridi unici che hanno proprietà di semiconduttori organici e hanno il potenziale per diventare nuovi materiali funzionali. Il loro studio di prova di concetto ha anche mostrato che il polimero aromatico supportato da dendrimero potrebbe essere utilizzato come "reagente" per introdurre strutture aromatiche non sostituite e insolubili ad altri materiali.
"La scarsa solubilità dei polimeri aromatici è stato un problema di vecchia data nella scienza. Tali polimeri aromatici sono di difficile accesso, ma è per questo che sono affascinanti. Riteniamo che mostrino proprietà intriganti derivate dalle catene principali nude". dice Akiko Yagi, co-leader del progetto.
"Questo lavoro ha aperto una nuova prospettiva nella chimica dei polimeri aromatici. Il momento clou della nostra ricerca è il trasferimento di polimeri aromatici nudi ad altri materiali. Un certo numero di materiali ibridi con strutture coniugate π nude diventeranno accessibili dalla nostra strategia", afferma Kenichiro Itami, leader del gruppo di ricerca. Il team spera di utilizzare questa tecnologia per realizzare una gamma di materiali ibridi funzionali. + Esplora ulteriormente
