System som består av en supramolekylär polymer är välkända, men mycket är fortfarande okänt för system som involverar kombinationen av flera supramolekylära polymerer, såsom vad som påverkar längden på de resulterande sampolymererna. För hennes Ph.D. forskning, Elisabeth Weyandt undersökte hur längden på dessa sampolymerer förändras. Weyandt disputerade på avdelningen för kemiteknik och kemi den 17 september.

I konventionella polymerer, som de som används i plast, monomerer är förenade med kovalenta bindningar. Dock, i supramolekylära polymerer är saker och ting lite annorlunda eftersom monomerer är förbundna med en kombination av svagare, icke-kovalenta bindningar som vätebindning eller π-π-stapling.

Enkomponent supramolekylära polymersystem är välkända, men att flytta från enkel- till multikomponentsystem för att erhålla funktionella supramolekylära material och system är fortfarande utmanande. När man blandar flera supramolekylära komponenter, den sammanlagda längden påverkas, vilket i sin tur påverkar materialegenskaperna.

Lägga till en andra supramolekylär polymer

För hennes Ph.D. forskning, Weyandt utforskade för första gången hur tillsats av en andra supramolekylär polymer påverkar den resulterande sampolymerlängden. Den andra komponenten kan ha ett antal effekter. Först, det kan fungera som en sammonomer som ökar längden. Andra, den kan fungera som en interkalator som klämmer mellan två monomerer. Tredje, den kan uppträda som en sekvestrator som negativt påverkar enskilda monomerer och minskar antalet tillgängliga monomerer. Till sist, den kan fungera som en kedjeskydd som blockerar kedjeänden och stoppar all ökning av polymerens längd.

I sin avhandling, Weyandt beskriver de svårigheter som uppstår vid mätning av längden på de dynamiska polymererna, samt analysera vilken roll tillsatsen spelar i processen. Ett nyckelfynd från forskningen var att den totala monomerkoncentrationen har ett betydande inflytande på hur den andra polymeren styr längden på sampolymeren. När man arbetar i höga koncentrationer, effektiviteten är högre än vid låga koncentrationer, vilket är kontraintuitivt med tanke på att sammansättningen av monomerer är exakt densamma.

Ljus bestrålning

Weyandt studerade flera fall med supramolekylära blandningar. I ett fall, hon använder en fotoväxlingsbar tillsats, som är en tillsats som kan ändras från en interkalator till en kedjekapsling genom att bestråla den med ljus. Tillsatsen byttes sedan tillbaka till en interkalator genom termisk avslappning.

De icke-kovalenta bindningarna som bildas mellan supramolekylära monomerer ger upphov till deras unika, dynamiska egenskaper; men medför också många utmaningar när det gäller att lösa mekanismen bakom dessa förändringar. Med arbetet i hennes avhandling, Weyandt har breddat den grundläggande förståelsen av supramolekylära sampolymerer och den subtila balansen av interaktioner som driver strukturbildningen i komplexa, multikomponent supramolekylära system.