El cambio de catalizador significa que cuatro se convierten en uno.
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Al combinar cuatro reacciones químicas diferentes en un solo frasco, los investigadores de KAUST han combinado cuatro polímeros para formar una sola sustancia policristalina. Los materiales que combinan a la perfección múltiples polímeros combinan potencialmente los mejores aspectos de cada material.
Hadjichristidis y su equipo descubrieron que el uso del cambio de catalizador ahorra tiempo y evita el riesgo de contaminación del polímero.
© 2019 KAUST
Utilizando una técnica llamada "cambio de catalizador", el equipo de KAUST es capaz de crear polímeros multibloque en un solo pote de reacción.
© 2019 KAUST
El nuevo y versátil enfoque para crear estos "polímeros multicristalinos multibloque", desarrollado por Nikos Hadjichristidis del Centro de Catálisis KAUST y su equipo, en colaboración con Yves Gnanou, podría dar lugar a toda una nueva familia de materiales poliméricos avanzados.
Los polímeros son moléculas de cadena larga que se forman conectando pequeñas moléculas "unidades monoméricas", como una cadena de cuentas idénticas en un collar. Recientemente, los investigadores han desarrollado formas de fabricar copolímeros "doble cristalinos" en los que una parte de la cadena está hecha de un tipo de monómero y la otra parte está hecha de otro. "Los copolímeros de bloque doble cristalino tienen innumerables aplicaciones, como para el almacenamiento de energía, la ingeniería de tejidos y la administración de fármacos", dice Viko Ladelta, miembro del equipo de Hadjichristidis.
La adición de un número aún mayor de secciones de polímeros diferentes tiene el potencial de producir materiales con propiedades aún más avanzadas. "Pero los procedimientos sintéticos son muy exigentes", explica Ladelta. "Fue difícil realizar incluso la síntesis de copolímeros en bloque de doble cristal, debido a la incompatibilidad de los monómeros y catalizadores." La fabricación de materiales que incorporan cuatro monómeros diferentes en cuatro bloques químicamente diferentes - tetracristalinos tetracristalinos - conduce a una incompatibilidad aún mayor.
Hadjichristidis y su equipo han desarrollado un truco, llamado cambio de catalizador, para ayudar a superar el problema de la incompatibilidad. La mayoría de los catalizadores orgánicos que se utilizan para una reacción de formación de polímeros, llamada polimerización de apertura de anillo, son ácidos o bases. Añadiendo un tipo de monómero a la cadena de polímeros en condiciones básicas, luego ajustando el pH y usando un segundo catalizador para añadir el siguiente monómero, es posible crear polímeros multibloque en un solo pote de reacción. "Esta estrategia ahorra tiempo y también evita el riesgo de contaminación del polímero", dice Ladelta.
El grupo de Hadjichristidis ha utilizado previamente el cambio de catalizador entre catalizadores orgánicos para crear polímeros de doble y triple cristalina. Ahora, por primera vez, el equipo ha demostrado que es posible ajustar el pH, luego cambiar de un catalizador orgánico a uno metálico, para hacer un tetracristalino tetrablock quarterpolymer.
"Nuestro plan es ampliar el alcance de la estrategia de cambio de catalizador a otros tipos de polimerización", dice Ladelta. "Sintetizaremos polímeros policristalinos más complejos y colaboraremos con físicos de polímeros para entender las propiedades físicas que nos guiarán hacia aplicaciones del mundo real".
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