可剛可柔 新光控聚合物能改變結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換特性

可剛可柔 新光控聚合物能轉(zhuǎn)換特性

美國麻省理工學(xué)院研究人員18日在《自然》雜志上發(fā)表研究論文稱，他們開發(fā)出一種新型聚合物，能夠在不同波長光線照射下改變其結(jié)構(gòu)，在剛性和柔性兩種狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。

聚合物的許多特性，如硬度和膨脹能力，都受其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即材料組成部分的排列方式的控制。通常，材料一旦形成，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就不能可逆地改變。而此次麻省理工學(xué)院化學(xué)教授杰里邁亞·約翰遜帶領(lǐng)研究小組卻創(chuàng)建出一種可在兩種不同拓?fù)錉顟B(tài)間可逆轉(zhuǎn)換的材料。

約翰遜幾年前曾和同事一起開發(fā)出一種新材料制備技術(shù)，將附著在配體上的聚合物與鈀原子結(jié)合，形成剛性籠狀簇，然后通過柔性聚合物將這些籠狀結(jié)構(gòu)連接在一起，最終形成被稱為“polyMOCs”的新型聚合物。在新研究中，研究小組利用同樣方法，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)可在兩個(gè)不同大小籠狀簇(一個(gè)含有24個(gè)鈀原子和48個(gè)配體分子，另一個(gè)含有3個(gè)鈀原子和6個(gè)配體分子)間可逆轉(zhuǎn)換的材料。而實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，則是被納入到配體中的名為DTE的光敏分子。當(dāng)DTE暴露在紫外線下時(shí)，它在配體中呈環(huán)狀，這會增加配體上的氮分子與鈀鍵合的角度，形成大的團(tuán)簇;而當(dāng)DTE暴露在綠色光下時(shí)，原本的環(huán)會被破壞，氮與鈀鍵合的角度變小，進(jìn)而重新形成較小的團(tuán)簇。這個(gè)轉(zhuǎn)換過程大約需要5個(gè)小時(shí)。但在逆轉(zhuǎn)換時(shí)，每次都會有小部分聚合物不能轉(zhuǎn)換。研究人員稱他們一共可完成7次逆轉(zhuǎn)換。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)材料結(jié)構(gòu)處于大簇狀態(tài)時(shí)，它是剛性的;而處于小簇狀態(tài)時(shí)，則會變得十分柔軟，在加熱時(shí)甚至可以流動(dòng)，這意味著其可以被切割，并會在溫和加熱后自愈。

該研究中使用的聚合物是聚乙二醇(PEG)，但研究人員稱，這種方法可以用于任何種類的聚合物。對于新材料的應(yīng)用前景，研究人員表示樂觀。約翰遜認(rèn)為，新材料的自愈特性可使其作為外部涂層，幫助產(chǎn)品延長使用壽命;拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換能力則有可能讓其在藥物遞送方面一顯身手，為可逆的藥物輸送提供新方法。(記者劉海英)