Polymerer, stora molekyler som består av återkommande mindre molekyler som kallas monomerer, finns i nästan allt vi använder i våra dagliga liv. Polymerer kan vara naturliga eller skapade syntetiskt. Naturliga polymerer, även kallade biopolymerer, inkluderar DNA, proteiner och material som silke, gelatin och kollagen. Syntetiska polymerer utgör många olika typer av material, inklusive plast, som används vid konstruktion av allt från leksaker till industriella fiberkablar till bromsbelägg.

Eftersom polymerer bildas genom en process som kallas polymerisation, är monomererna anslutna genom en kedja. När kedjan utvecklas bestämmer polymerens struktur dess unika fysikaliska och kemiska egenskaper. Forskare studerar ständigt polymerer, hur de bildas, hur de är uppbyggda och hur de utvecklar dessa unika egenskaper. Genom att förstå denna information kan forskare utveckla nya användningsområden för polymerer och skapa nya material som kan användas i en mängd olika industrier.

I en artikel publicerad i Nature Communications den 4 maj beskriver forskare en ny struktur som hittats i en vattenlösning av en amfifil sampolymer, kallad en dubbelskiktsveckad lamellär mesofas, som har upptäckts genom en slumpmässig sampolymersekvens.

"En ny mesofas är en viktig upptäckt eftersom den visar ett nytt sätt för molekyler att självorganisera sig", säger professor Myungeun Seo vid Institutionen för kemi vid KAIST. "Vi var särskilt glada över att identifiera denna dubbelskiktade lamellfas eftersom rena dubbelskiktsmembran är svåra att vika termodynamiskt."

Forskare tror att denna mesofasstruktur kommer från sekvensen av monomererna i sampolymeren. Hur de olika monomererna ordnar sig i kedjan som utgör en sampolymer är viktigt och kan ha betydelse för vad sampolymeren kan göra. Många sampolymerer är slumpmässiga, vilket innebär att deras struktur beror på hur monomererna interagerar med varandra. I detta fall associerar interaktionen mellan de hydrofoba monomererna sampolymerkedjorna för att dölja den hydrofoba domänen från vatten. När strukturen blir mer komplex har forskare funnit att en synlig ordning utvecklas så att monomerer kan matchas med rätt par.

"Medan vi tenderar att tänka slumpmässigt betyder störning, här visade vi att en periodisk ordning spontant kan uppstå från den slumpmässiga sampolymersekvensen baserat på deras kollektiva beteende", säger professor Seo. "Vi tror att detta kommer från sekvensmatchningsproblemet:att hitta ett perfekt komplementärt par för en lång sekvens är nästan omöjligt."

Det är detta som skapar den unika strukturen hos denna nyupptäckta mesofas. Sampolymeren viker sig spontant och skapar en multilamellstruktur som separeras av vatten. En multilamellstruktur avser plattliknande veck och de vikta lagren staplas ovanpå varandra. Den resulterande mesofasen är dubbelbrytande, vilket betyder att ljus bryter genom den, den liknar flytande kristallin och viskoelastisk, vilket betyder att den är både viskös och elastisk på samma gång.

Framöver hoppas forskarna lära sig mer om denna nya mesofas och ta reda på hur man kontrollerar resultatet. När mer förstås om mesofasen och hur den bildas, är det möjligt att nya mesofaser kan upptäckas när fler sekvenser undersöks. "En av de uppenbara frågorna för oss är hur man styr vikningsfrekvensen och justerar den hopfällda höjden, vilket vi för närvarande arbetar med att ta itu med. I slutändan vill vi förstå hur olika multinära sekvenser kan associera med en annan för att skapa ordning och tillämpa kunskapen att utveckla nya material", säger professor Seo. + Utforska vidare

Kontrollerad tillverkning av multimetalliska byggstenar för hybrid nanomaterial