人造聚合物为研发新材料铺路

2017-09-27 浏览量：853

来源：材料科技在线

我们可以把这种新的分子连接技术想象成三种不同的铁路货车，每种货车每端都有两个独特的联轴器，只允许它们以特定的顺序联接。

21世纪，人造聚合物在我们的生活中无处不在。小分子长链结合形成的大分子可以制成任何你可能穿的衣服、橡胶和胶水以及任何塑料制品。

然而，这些人造聚合物所展现的材料性能特别依赖于构成聚合物链的各个分子连接的顺序。例如，由A,B和C分子组成的聚合物链可能以A-B-C-B-A或者A-C-A-B-B等形式出现。每种不同的聚合物可能具有完全不同的性质，有的可能有使用价值有的则没有。

到目前为止，材料科学家一直依赖于混合溶液，例如A,B,C混合，来形成聚合物，这严重限制了新材料的开发。

多亏了广岛大学的研究人员，我们不再随机确定聚合物的性质。来自HU化学系的Takeharu Haino教授和Takehiro Hirao博士已经开发了一种精确定义聚合物链顺序的方法——开辟了研发当前不存在的材料的潜力。

从自然界结构明确的生物大分子中获得启示，例如，在DNA和基因中少量有机分子的微小变化就能产生不同的生命谱，他们开发出了一种能够在形成长链聚合物时调节分子的顺序的自我排序策略。

可以把这种新的分子连接过程想象成三种不同的铁路货车，每种车厢两端都有两个独特的车钩，只允许它们按特定顺序连接。那么当达到正确的顺序时，一列无限长度和完全规律的列车是完全有可能的。

事实上，HU实验室合成了三种不同的单体分子，每个分子都不同于其他分子，它们各自都有两个不同的键合位点，分别位于分子的两端。

由这些新分子组成的溶液，分阶段混合，形成配对溶液。分子1与分子2结合形成由1-2分子组成的溶液。与分子3键合的分子2形成2-3溶液，分子3与分子1结合形成3-1溶液。

这些1-2,2-3和3-1对联分子在溶液中混合时，它们自动分选形成1-2-3-1-2-3等形式的长链聚合物。规则的聚合物序列是预定和自分类的。

这是一种全新的形成聚合物的方法。以前的合成聚合物只是涉及简单的共价键合，用共用电子对将它们结合在一起，但是该系统则是在每个分子上都使用高度特异性的“抓取”端，使得分子仅与另一分子上仅一种类型的“销”末端键合。

Haino教授指出，所得聚合物不仅仅是分子，而是分子复合物——超分子。这种新的超分子生产方法完全准确地预测了最终产品的组成，并且可以进行操控和重新设计，从而得到新的性能十分优异的人造聚合物。

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