I polimeri ramificati, polimeri che sembrano minuscoli rami d'albero, hanno un potenziale significativo per la filtrazione dell'acqua, il campo biomedico, la nanoelettronica e altre applicazioni. I ricercatori hanno ora escogitato un modo migliore per creare in modo efficiente queste strutture uniche.

Guidato dal laboratorio di Mingjiang Zhong, assistente professore di ingegneria chimica e ambientale e chimica, lo studio è ora pubblicato su Chimica .

I polimeri, che sono costituiti da unità ripetute di piccole molecole per formare una molecola più grande, hanno varie strutture. Zhong si concentra sullo sviluppo di polimeri con rami, o catene laterali, che portano i propri rami. Una struttura in polimero con un grado di ramificazione più elevato significa che ha una maggiore densità di funzionalità senza occupare più spazio.

Alcuni anni fa, Zhong ha sviluppato un processo per realizzare queste strutture, note anche come polimeri dendritici. Il loro potenziale era limitato, tuttavia, dal processo di sintesi su piccola scala e di moderata efficienza. Ora, con una combinazione di esperimenti meccanicistici e simulazioni al computer, il suo laboratorio può renderli più efficienti e con maggiore controllo. Con questo processo, possono essere sviluppati in un ambiente industriale. È un passo necessario per portare questi polimeri al di là della ricerca fondamentale e all'uso per applicazioni pratiche.

"Vogliamo sintetizzare polimeri ramificati ben controllati perché vogliamo imitare alcuni biosistemi che hanno strutture molto precise", ha affermato Mengxue Cao, uno studente laureato nel laboratorio di Zhong e autore principale dello studio. "Il nostro metodo può garantire una lunghezza del polimero e un numero di rami controllati".

Gran parte del successo del lavoro è venuto dall'ottimizzazione del metodo per convertire i monomeri, le piccole molecole che compongono i polimeri. Cao ha detto che ora possono convertire i monomeri con un'efficienza tre volte maggiore.

Oltre a condurre esperimenti di laboratorio, i ricercatori hanno sviluppato simulazioni cinetiche, in cui hanno preso in considerazione i dati proposti per vedere "come possiamo rendere la molecola più controllata e come possiamo potenzialmente abbassare la concentrazione del catalizzatore".

Cao ha affermato che con un processo scalabile sviluppato, il laboratorio sta ora cercando di utilizzare questi materiali unici, magari iniziando con la filtrazione dell'acqua.

"Abbiamo già una vasta libreria di monomeri che vogliamo polimerizzare, il che significa che possiamo realizzare diversi materiali funzionali con strutture ramificate, quindi il passo successivo potrebbe essere quello di mettere queste cose in applicazioni reali", ha affermato. + Esplora ulteriormente

Sintesi polimerica supramolecolare autotemprante, senza solventi