Roues moléculaires multicycliques à potentiel polymère
Des molécules qui agissent comme des roues connectées peuvent maintenir de longues chaînes moléculaires ensemble pour modifier les propriétés des polymères souples.
Les rotaxanes sont des structures moléculaires imbriquées, avec une molécule linéaire "axe" pénétrant dans une ou plusieurs molécules cycliques "roue". Des groupes volumineux à l'extrémité de l'axe empêchent les roues de se détacher. Aujourd'hui, des chercheurs de l'université d'Hokkaido ont poussé plus loin les réalisations précédentes de cette technologie en fabriquant des macro-rotaxanes dont les roues multicycliques sont imbriquées dans plusieurs essieux de poids moléculaire élevé. Ils présentent leur innovation dans la revue Angewandte Chemie International Edition.
Structure du macro-rotaxane synthétisé dans cette étude : roues multicycliques (rouge) reliées à plusieurs axes de poids moléculaire élevé (bleu).
Minami Ebe, et al.
Les rotaxanes, initialement considérés comme des curiosités chimiques, sont aujourd'hui explorés pour un large éventail d'applications potentielles, allant des polymères de la prochaine génération à des possibilités ambitieuses en matière d'informatique moléculaire, de technologies des capteurs et d'administration de médicaments.
Les chercheurs de l'université d'Hokkaido, avec des collaborateurs d'autres régions du Japon, concentrent leur attention sur la fabrication de nouveaux polymères en réseau, dans lesquels des structures annulaires plus complexes que de simples cercles maintiennent ensemble différents brins de longues chaînes de polymères.
"Nous pensons que les structures multicycliques de ces macro-rotaxanes pourraient être utiles en tant qu'additifs non lessivables, retenus en permanence dans un réseau de polymères grâce à la manière dont ils s'accrochent à plusieurs chaînes de polymères voisines", explique le professeur Toshifumi Satoh, chimiste spécialiste des polymères de l'équipe d'Hokkaido.
Les roues 3D agissent comme une forme unique et très flexible de réticulation moléculaire, permettant aux roues et aux brins de polymères imbriqués d'avoir une plus grande liberté de mouvement que dans les réseaux réticulés conventionnels. Les variations structurelles devraient permettre de contrôler finement les propriétés des matériaux souples et de les adapter à diverses applications industrielles et médicales.
D'autres groupes de recherche ont obtenu des résultats similaires avec des arrangements moléculaires plus petits, mais les avancées de l'université d'Hokkaido font entrer le domaine dans le domaine des molécules plus grandes.
Les chercheurs ont exploré certaines des possibilités offertes par ce nouveau développement important de la chimie des polymères en utilisant des produits chimiques appelés polydiméthylsiloxanes (PDMS) pour fabriquer les anneaux multicycliques. Ils ont pu construire différents nombres d'unités cycliques avec des anneaux de différentes tailles. Lorsqu'elles sont combinées à des chaînes de polymères de silicone avec des agents de réticulation courts, les unités multicycliques sont efficacement incorporées dans un réseau étendu, mélangé et imbriqué nouvellement formé.
"Nous avons exploré certaines des possibilités de fabrication de matériaux souples modifiés en mesurant les performances d'amortissement des réseaux, c'est-à-dire la capacité d'un matériau à absorber et à réduire les vibrations", explique M. Satoh. "Cela a révélé que nos macro-rotaxanes amélioraient considérablement l'efficacité de l'amortissement par rapport aux réseaux de polymères conventionnels".
Satoh et ses collègues prévoient maintenant d'explorer d'autres possibilités qui peuvent être construites sur les bases de la preuve de concept posées par leurs progrès actuels.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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