محققان به رهبری دانشگاه چیبا از مولکول‌های همساز برای بهبود حلالیت پلیمرهای فوق مولکولی استفاده کرده‌اند و امید می‌رود در آینده به مواد پلاستیکی قابل بازیافت و زیست تخریب‌پذیر منجر شود.

پلیمرهای فوق مولکولی یا SP ها از مولکول های کوچکی ساخته شده اند که به صورت غیرکووالانسی پیوند دارند – یعنی هیچ واکنش شیمیایی صورت نگرفته است – در واحدهای تکرار شونده کوچک. آنها برای پایداری بهبود یافته طراحی شده اند، با تغییراتی در غلظت مونومر، ترکیب حلال و دما که امکان ایجاد ساختارهای همه کاره و خودآرایی را در فرآیندی به نام پلی مورفیسم می دهد.

مواد پلیمری بسیار قابل بازیافت

در حالی که پلیمرهای کووالانسی یا با پیوند شیمیایی غیرقابل تجزیه زیستی هستند، SPها برای استفاده در مواد پلیمری «بسیار قابل بازیافت» در نظر گرفته شده اند – اما این کاربرد به دلیل حلالیت کم ترکیبات مونومر در یک حالت چندشکلی کریستالی محدود شده است.

از سوی دیگر، یک مولکول «هم‌ساز» برای جلوگیری از تشکیل حالت‌های چندشکلی کریستالی استفاده می‌شود که با مولکول اصلی برای بهبود حلالیت ترکیب می‌شود. یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور شیکی یاگای از موسسه تحقیقات پیشرفته آکادمیک در دانشگاه چیبا این مفهوم را با استفاده از یک مونومر فوق مولکولی و تشکیل یک حالت چندشکلی کریستالی نامحلول گسترش داده است.

این گزارش در Angewandte Chemie International Edition منتشر شده است و توسط آتسوشی ایزوبه از دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم و مهندسی دانشگاه چیبا و دکتر تاکاشی کاجیتانی از مرکز تسهیلات باز در موسسه فناوری توکیو تالیف شده است.

برای غلبه بر حلالیت ضعیف SP های قبلی، ترکیب جدید طراحی شده با ساختار مولکولی کمی متفاوت به عنوان یک کوفرم کننده فوق مولکولی عرضه می شود. گفته می‌شود که ترکیب جدید با آنچه که تیم به‌عنوان «مونومر کونژوگه π که با واحد پیوند هیدروژنی چندگانه اسید باربیتوریک عامل‌دار شده با واحد پیوند هیدروژنی چندگانه اسید باربیتوریک» توصیف می‌کند، مخلوط می‌شود، گفته می‌شود که ترکیب جدید حلالیت مونومر اصلی را بدون تأثیر بر توانایی افزایش می‌دهد. برای تشکیل یک پلیمر فوق مولکولی

این امیدوار است که بر موانع قبلی پیرامون آماده‌سازی SPs در غلظت‌های بالا غلبه کند و از آنجایی که اتصالات مونومر برگشت‌پذیر هستند، امکان جداسازی مولکول‌های coformer از SPs حاصل را فراهم می‌کند. بنابراین، امید است در آینده بتوان پلاستیک های قابل بازیافت و زیست تخریب پذیر بیشتری را از طریق این فرآیند توسعه داد.

تولید مواد پلاستیکی جدید با قابلیت بازیافت بالا

دکتر یاگای توضیح می‌دهد: «استفاده از کوفرمر می‌تواند تولید در مقیاس بزرگ SPها را تسهیل کند و منجر به ارزیابی عملکرد آنها شود. استفاده از پلیمرهای فوق مولکولی می تواند به تولید مواد پلاستیکی جدید با قابلیت بازیافت بالا که از برگشت پذیری اتصالات مونومر ناشی می شود کمک کند و آنها را با مصرف انرژی کمتر بازیافت کند.

در جستجوی بیشتر پلاستیک‌های پایدار در سطح مولکولی، محققان دانشگاه واشنگتن پلاستیک‌های زیستی جدیدی ایجاد کرده‌اند که تصور می‌شود به همان سرعتی که پوست موز در سطل کمپوست خانگی تجزیه می‌شود، و دانشمندان دانشگاه کنستانز نشان داده‌اند که پلاستیک معدنی خود ترمیم شونده که می تواند در آب شکل بگیرد و اصلاح شود، اکنون با بلوک های ساختمانی زیستی تقویت شده است تا در محیط طبیعی تجزیه شود.

مجله علمی ACS Catalysis همچنین آنزیم تجزیه کننده PET Carbios برای فرآیندهای پلیمریزاسیون را بهترین عملکرد در شرایط صنعتی اعلام کرده است.

مهتاب موید