可剛可柔 新光控聚合物能改變結構轉換特性

可剛可柔 新光控聚合物能轉換特性

美國麻省理工學院研究人員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構，在剛性和柔性兩種狀態(tài)間轉換。

聚合物的許多特性，如硬度和膨脹能力，都受其拓撲結構，即材料組成部分的排列方式的控制。通常，材料一旦形成，其拓撲結構就不能可逆地改變。而此次麻省理工學院化學教授杰里邁亞·約翰遜帶領研究小組卻創(chuàng)建出一種可在兩種不同拓撲狀態(tài)間可逆轉換的材料。

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，將附著在配體上的聚合物與鈀原子結合，形成剛性籠狀簇，然后通過柔性聚合物將這些籠狀結構連接在一起，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，設計出結構可在兩個不同大小籠狀簇(一個含有24個鈀原子和48個配體分子，另一個含有3個鈀原子和6個配體分子)間可逆轉換的材料。而實現可逆轉換的關鍵，則是被納入到配體中的名為DTE的光敏分子。當DTE暴露在紫外線下時，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，形成大的團簇;而當DTE暴露在綠色光下時，原本的環(huán)會被破壞，氮與鈀鍵合的角度變小，進而重新形成較小的團簇。這個轉換過程大約需要5個小時。但在逆轉換時，每次都會有小部分聚合物不能轉換。研究人員稱他們一共可完成7次逆轉換。

研究人員發(fā)現，當材料結構處于大簇狀態(tài)時，它是剛性的;而處于小簇狀態(tài)時，則會變得十分柔軟，在加熱時甚至可以流動，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。對于新材料的應用前景，研究人員表示樂觀。約翰遜認為，新材料的自愈特性可使其作為外部涂層，幫助產品延長使用壽命;拓撲結構轉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)