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科学家通过聚合物链端修饰解决了长期存在的嵌段共聚物研究难题

开心的月饼 2024-01-23 15:01:02 健康养生

管道工的噩梦结构将自己呈现为一个集合体,所有出口似乎都向内汇聚——这是管道工的噩梦,但对研究人员来说是一个预期的独特性,暗示了与传统材料不同的独特特征。尽管如此,这种复杂的配置被认为是无法实现的,近乎不可能的境界。

科学家通过聚合物链端修饰解决了长期存在的嵌段共聚物研究难题

最近,浦项科技大学(POSTECH)的一个研究小组从被忽视的微小目标中发现了线索,将这个梦想变成了现实。《科学》杂志不仅发表了这项研究,还以文章形式对其进行了重点报道,引起了学术界的极大兴趣。

MoonJeongPark教授、博士浦项科技大学化学系的候选人HojunLee实现了嵌段共聚物(BCP)的纳米结构,这在以前只是设想的。

BCP代表通过将一种单体的嵌段与另一种单体的嵌段连接而构建的聚合物。BCP具有自组装能力,可制作多种纳米级结构,在半导体和医学等领域得到广泛应用。

最近的研究一直在积极探索基于BCP结构的光学和机械性能的比较。然而,随着结构变得更加复杂,它们的热力学稳定性会降低,这给它们的生产带来了相当大的挑战。

在这些结构中,水管工的噩梦是聚合物链端的内侧堆积,这是一种极其复杂和独特的结构。虽然现实生活中不存在其表现的实例,但由于其独特的通道结构,人们推测它具有独特的光学和机械特性,使其有别于其他纳米结构。

在这项开创性的研究中,团队将不可能变为可能,超出了人们的预期。虽然大多数研究都集中在构成BCP的主聚合物链上,但研究人员将注意力转向了不显眼的、不到1%的链端。

他们通过将不同的分子连接到聚合物链的两端来制作双末端功能化的BCP。因此,聚合物链末端表现出强大的相互吸引力,导致所有聚合物尾部向内聚结,标志着该团队成功实现了水管工的噩梦结构,这是世界上的首次成就。

此外,该团队还成功制作了一系列迄今为止仍然神秘的BCP结构,包括陀螺仪和菱形结构。这一将以前仅限于想象和理论领域的BCP结构具体化的成就是一项重大壮举。

特别值得注意的是,这项研究的意义在于得出这样的结论:尽管对BCP聚合物的组成和主链的化学性质进行了多种调整,但当末端存在强大的力时,复杂的结构仍然可以稳定地实现。这表明这项研究对于未来专注于开发多种复合结构聚合物纳米结构的研究具有普遍适用性和适应性。

谢菲尔德大学的AlisynJ.Nedoma教授是BCP领域的专家,他在Science评论中评论道:“它为设计新型BCP纳米结构奠定了基础”,评估了创建具有所需特性的纳米结构的潜在成本效益。

该研究的负责人MoonJeongPark教授解释说:“这项研究使我们能够建立一种在聚合物BCP中开发定制网络结构的方法。它将作为在纳米技术应用中制造具有多种特性的聚合物BCP的平台。”


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