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  • MIT化学家们通过链接与长链聚合物(蓝色)的有机金属笼创建一种新型凝胶。红色聚合物链,其循环返回到笼中,可以使用通过添加其它分子进一步定制凝胶。

    MIT化学家们通过链接与长链聚合物(蓝色)的有机金属笼创建一种新型凝胶。红色聚合物链,其循环返回到笼中,可以使用通过添加其它分子进一步定制凝胶。

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化学家创建适应金属笼凝胶

MIT化学家们通过链接与长链聚合物(蓝色)的有机金属笼创建一种新型凝胶。红色聚合物链,其循环返回到笼中,可以使用通过添加其它分子进一步定制凝胶。

新材料可被调整为应用,包括药物递送和水过滤。


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MIT化学家已经创建了结合了聚合物凝胶的与基于金属的簇提供刚性结构的柔软性的新材料。研究人员表示新的凝胶可能是非常适合于各种可能的功能,包括药物释放,气体储存,或水过滤。

这些新的凝胶剂,已知为polymocs,两种材料称为metallogels和金属有机笼的混合体。 metallogels,其由结合于聚合物链的金属的,类似于在它们是柔软和粘弹性规则的聚合物凝胶。金属有机笼子(MOCS),在另一方面,具有刚性结构和倾向于形成结晶材料。

“可以想见的一类材料,从这两个的借用,等等具有MOCS的良好定义的,自组装结构,而且还具有聚合物凝胶的粘弹性性质。这就是我们试图做,”耶利米约翰逊,罗杰和乔治天然产物化学的芬美意助理教授描述的凝胶一篇论文的资深作者 化学性质.

该论文的第一作者是亚历山大zhukhovitskiy,研究生在化学澳门太阳城最新网站的部门。

自组装

创造这些凝胶,约翰逊和他的同事建立在被称为金属 - 超分子组装的技术。这个策略允许化学家以产生三维形状,如球体,浆轮,或棱锥,通过混合附加到分子称为配体的聚合物。这些配体是可以结合到金属原子的有机化合物。

在这种情况下,研究人员使用含有各自能够结合到金属钯2个吡啶基团的配体。钯的各原子可以与其他四个配体分子键,从而形成刚性的,笼状结构12个钯中心和24点的配体。这些中心,然后用由柔性聚合物接头其它金属笼连接,形成一个大的,自组装凝胶。

而各金属笼可以具有连接到它最多24个聚合物链中,只有四个或那些五个连接到其它金属笼中。这些额外的,独立的链环回和重视自身的金属笼子。这些循环通常被称为“缺陷”,但MIT的研究小组认为它们是一个机会,通过更换一些配体与新功能分子的链,以增强材料。

“我们可以采取未连接到另一个笼子和交换者淘汰,同时保持相同的净数量的连接路口链的配体,”约翰逊说。 “这使我们能够完全不同的材料在其组成方面,不过它们可以具有相同的机械性能。”

“通过使用金属有机笼的这些集群,他们已经能够增加功能,这给材料非常不同的特性和机械特性,”斯图尔特罗文,在凯斯西储大学高分子科学与工程学教授说谁没有参与这项工作。 “它是打开大门,全范围的方向很优雅,基础科学。”

在这项研究中,研究人员添加了一个名为芘代替一些环配体的荧光分子。 “当我们看到这种材料在UV光下它的荧光,但机械是相同的材料没有芘配体。模数是一样的,溶胀行为是一样的,但现在这种凝胶是强荧光,”约翰逊说。

许多可能的功能

这种技术是通用的,以至于研究人员应该能够增加许多其他类型的具有不同功能的分子,约翰逊说。这种凝胶可以通过将它们设计成存储在金属笼内药物分子可用于药物递送。它们也可以用于存储气体如氢气,这将是在该燃料电池运行的汽车是有用的。通过添加配体可以抓住并隔离重金属,这些凝胶还可以适于用于水净化。

“你能想象各种东西附着到这些额外的配体,以适应感兴趣的应用材料,”约翰逊说。 “目前,我们正在努力使配体不仅可以放东西笼以外,还要在笼子里面,所以我们可以做控制分子的吸收或释放这些笼子内。”

研究人员还与创建具有不同形状的笼子类似凝胶和开发使用钯以外的金属材料试验。这些金属,包括锌,铁,和钛,更便宜,比钯毒性可能更小。


主题: 化学, 聚合物, 研究, 科学学院, 纳米科学和纳米技术

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