Van nanodeeltje tot vezel. De snelheden van reacties A en B bepalen de groei van het supramoleculaire polymeer.

Het is mogelijk om volledige controle te hebben over de lengte van supramoleculaire polymeren die ontstaan door zelfassemblage. Dit stellen onderzoekers aan het Japanse National Institute of Materials Science (NIMS) in Nature Chemistry.

De Japanners maakten gebruik van twee polymerisatieroutes die elkaar beïnvloeden, om polymeren te maken die alleen via niet-covalente bindingen aan elkaar hangen – supramoleculaire polymeren dus. Normaal gesproken zou je verwachten dat er bij zelfassemblage maar één route zou zijn naar een polymeer, maar de onderzoekers bevestigden eerder onderzoek van Bert Meijer dat dit niet altijd waar is.

Ze gebruikten porfyrineringen die zichzelf op elkaar kunnen stapelen via waterstofbruggen of interacties tussen de elektronen van de aromatische ringen. Dit kan op twee verschillende manieren. In eerste instantie ontstaat de het minder stabiele ‘J-aggregaat’, een metastabiel intermediair dat langzaam overgaat in het ‘H-aggregaat’.

De onderzoekers bestudeerden de snelheid waarmee al deze omzettingen gebeuren toen ze ontdekten dat aanwezig H-aggregaat de omzetting versnelde. Ze maakten daarna een aanpassing van hun porfyrinemolecuul: ze blokkeerden de bovenkant, zodat het nog maar aan een kant kon stapelen. Door een kleine hoeveelheid van deze reactieremmer toe te voegen, konden ze in combinatie met het H-aggregaat bepalen hoe groot je de moleculen maakt.

De medewerkers van het NIMS vermoeden dat hun supramoleculaire polymeren uiteindelijk zullen vervallen tot ketens van verschillende lengtes. Ze verwijzen zelf naar het onderzoek van Meijer en schatten de levensduur van hun producten in op enkele uren tot dagen.

De methode die de Japanners gebruikten lijkt uiteindelijk nog best op de methode die je gebruikt als je normale (covalente) polymeren wilt van een bepaalde lengte: de levende polymerisatie. Aangezien het voor tuinstoeltjes of colaflessen niet zo uitmaakt hoe lang de polymeren nou precies zijn, pas je deze methode meestal niet toe.

Bron: R&D Magazine

Onderwerpen