Forskare som arbetar med Jonathan Barnes, biträdande professor vid Institutionen för kemi, har nyligen visat hur molekyler med sammankopplade ringarkitekturer kan funktionaliseras och inkorporeras i tredimensionella polymernätverk och material. Förste författaren Mark Nosiglia, en doktorand i Barnes labb, ledde det nya arbetet, som bygger på teamets tidigare ansträngningar att effektivisera syntesen av mekaniskt sammankopplade molekyler. Resultaten publicerades den 26 maj i Journal of the American Chemical Society .

Efter att ha effektiviserat och förbättrat effektiviteten hos sina syntesmetoder, försökte Barnes och Nosiglia ställa in styvhet, elasticitet och kraftavledningsegenskaper hos material genom att integrera katenanbaserade tvärbindare i nätverket som utgör materialet. Catenaner är mekaniskt sammankopplade molekyler som består av två eller flera ringar, vilket ger dem – och materialet i vilket de ingår – tillräckligt med rörelsefrihet för att göra saker som att rotera, sträcka sig och komprimera när de utsätts för yttre krafter.

Barnes och Nosiglia fann att genom att lägga till en metall till, eller "metallisera" katenanerna, kunde de fixera ringarna till en speciell form, vilket gör att hela gelmaterialet blir styvare och mindre elastiskt.

"Genom att införliva molekylkedjor som kan "låsas" i nätverket, borde det vara möjligt att ställa in egenskaperna hos material," förklarade Barnes. "Möjliga tillämpningar kan innefatta att använda molekylära ringarkitekturer i gummiliknande material och plaster för att förbättra sträckbarheten och deras förmåga att avleda krafter, inklusive stötar, sträckning och böjning."

Därefter fokuserar Barnes, Nosiglia och deras medarbetare på att producera sina 3D-nätverksmaterial i tillräckligt stor skala för att helt utforska och testa deras mekaniska egenskaper. En sådan uppskalning kommer att vara en väsentlig del av teamets framtida forskningsarbete. + Utforska vidare

En "svamp" för att adsorbera och desorbera gasmolekyler