Credito:Korea Advanced Institute of Science and Technology
I polimeri, grandi molecole costituite da molecole più piccole ripetute chiamate monomeri, si trovano in quasi tutto ciò che utilizziamo nella nostra vita quotidiana. I polimeri possono essere naturali o creati sinteticamente. I polimeri naturali, chiamati anche biopolimeri, includono DNA, proteine e materiali come seta, gelatina e collagene. I polimeri sintetici costituiscono molti diversi tipi di materiali, inclusa la plastica, che vengono utilizzati nella costruzione di qualsiasi cosa, dai giocattoli ai cavi in fibra industriale alle pastiglie dei freni.
Poiché i polimeri si formano attraverso un processo chiamato polimerizzazione, i monomeri sono collegati attraverso una catena. Man mano che la catena si sviluppa, la struttura del polimero determina le sue proprietà fisiche e chimiche uniche. I ricercatori studiano continuamente i polimeri, come si formano, come sono strutturati e come sviluppano queste proprietà uniche. Comprendendo queste informazioni, gli scienziati possono sviluppare nuovi usi per i polimeri e creare nuovi materiali che possono essere utilizzati in un'ampia varietà di settori.
In un articolo pubblicato su Nature Communications il 4 maggio, i ricercatori descrivono una nuova struttura trovata in una soluzione acquosa di un copolimero anfifilico, chiamata mesofase lamellare ripiegata a doppio strato, che è stata scoperta attraverso una sequenza di copolimero casuale.
"Una nuova mesofase è una scoperta importante in quanto mostra un nuovo modo per le molecole di auto-organizzarsi", ha affermato il professor Myungeun Seo del Dipartimento di Chimica del KAIST. "Siamo stati particolarmente entusiasti di identificare questa fase lamellare ripiegata a doppio strato perché le membrane pure a doppio strato sono difficili da piegare termodinamicamente".
I ricercatori pensano che questa struttura mesofase derivi dalla sequenza dei monomeri all'interno del copolimero. Il modo in cui i diversi monomeri si dispongono nella catena che costituisce un copolimero è importante e può avere implicazioni per ciò che il copolimero può fare. Molti copolimeri sono casuali, il che significa che la loro struttura dipende dal modo in cui i monomeri interagiscono tra loro. In questo caso, l'interazione tra i monomeri idrofobici associa le catene del copolimero per nascondere il dominio idrofobico dall'acqua. Man mano che la struttura diventa più complessa, i ricercatori hanno scoperto che si sviluppa un ordine visibile in modo che i monomeri possano essere abbinati alla coppia giusta.
"Anche se tendiamo a pensare che casuale significhi disordine, qui abbiamo dimostrato che un ordine periodico può sorgere spontaneamente dalla sequenza casuale del copolimero in base al loro comportamento collettivo", ha affermato il professor Seo. "Crediamo che ciò derivi dal problema della corrispondenza delle sequenze:trovare una coppia perfettamente complementare per una lunga sequenza è quasi impossibile."
Questo è ciò che crea la struttura unica di questa mesofase appena scoperta. Il copolimero si piega spontaneamente e crea una struttura multilamellare separata dall'acqua. Una struttura multilamellare si riferisce a pieghe simili a lastre e gli strati piegati si impilano uno sopra l'altro. La mesofase risultante è birifrangente, il che significa che la luce si rifrange attraverso di essa, è simile al liquido cristallino e viscoelastica, il che significa che è allo stesso tempo viscosa ed elastica.
Guardando al futuro, i ricercatori sperano di saperne di più su questa nuova mesofase e di capire come controllare il risultato. Una volta che si è compreso di più sulla mesofase e su come si forma, è possibile che si possano scoprire nuove mesofasi man mano che vengono ricercate più sequenze. "Una delle domande più ovvie per noi è come controllare la frequenza di piegatura e regolare l'altezza piegata, a cui stiamo attualmente lavorando. In definitiva, vogliamo capire come diverse sequenze multinarie possano associarsi a un'altra per creare ordine e applicare la conoscenza per sviluppare nuovi materiali", ha affermato il professor Seo. + Esplora ulteriormente
