I chimici dilettanti potrebbero ricordare che il rame (Cu) di solito appare blu nell'acqua e verde quando è legato da un ligando non aromatico standard. Tuttavia, nel caso dei catenani metallizzati creati in Barnes Lab, il rame è legato in un complesso di trasferimento di carica da metallo a ligando (MLCT), che conferisce ai loro gel un colore cremisi scuro. Credito:Barnes Lab
I ricercatori che lavorano con Jonathan Barnes, assistente professore presso il Dipartimento di Chimica, hanno recentemente dimostrato come le molecole con architetture ad anello ad incastro possono essere funzionalizzate e incorporate in reti e materiali polimerici tridimensionali. Il primo autore Mark Nosiglia, uno studente laureato nel laboratorio di Barnes, ha guidato il nuovo lavoro, che si basa sui precedenti sforzi del team per semplificare la sintesi di molecole intrecciate meccanicamente. I risultati sono stati pubblicati il 26 maggio nel Journal of the American Chemical Society .
Dopo aver snellito e migliorato l'efficienza dei loro metodi di sintesi, Barnes e Nosiglia hanno cercato di mettere a punto le proprietà di rigidità, elasticità e dissipazione della forza dei materiali integrando reticolanti a base di catenane nella rete che costituisce il materiale. I catenani sono molecole intrecciate meccanicamente costituite da due o più anelli, il che consente loro, e al materiale in cui sono incorporati, sufficiente libertà di movimento per eseguire operazioni come ruotare, allungarsi e comprimersi quando soggetti a forze esterne.
Barnes e Nosiglia hanno scoperto che aggiungendo un metallo o "metallando" i catenani, potevano fissare gli anelli in una particolare conformazione, facendo sì che l'intero materiale in gel diventasse più rigido e meno elastico.
"Incorporando catene molecolari che possono essere "bloccate" nella rete, dovrebbe essere possibile regolare le proprietà dei materiali", ha spiegato Barnes. "Le potenziali applicazioni possono includere l'utilizzo di architetture ad anello molecolare in materiali simili alla gomma e plastica per migliorare l'elasticità e la loro capacità di dissipare le forze, inclusi impatti, allungamento e flessione."
Successivamente, Barnes, Nosiglia e i loro collaboratori si stanno concentrando sulla produzione dei loro materiali in rete 3D su scale sufficientemente grandi per esplorare e testare completamente le loro proprietà meccaniche. Tale ampliamento sarà una parte essenziale delle future attività di ricerca del team. + Esplora ulteriormente
