FSU研究人员创造了可适应极端温度的聚合物

　　

　　

　　左起为佛罗里达州立大学迪特默化学实验室的博士后研究员Biswajit Saha和FAMU-FSU工程学院副教授Hoyong Chung。(图片来源:Mark Wallheiser/FAMU-FSU工程学院)

　　现代世界充满了合成聚合物，这些长链分子是由科学家设计的，用于各种应用。

　　

　　Chung和Saha的文章登上了该杂志2023年8月23日版《Macromolecules》的封面。(图片由Macromolecules提供)

　　FAMU-FSU工程学院的研究人员开发了两种密切相关的聚合物，尽管它们的设计相似，但它们对高温和低温阈值的反应不同。该聚合物对可用于医药、蛋白质合成、保护涂层等领域。他们的研究成果发表在《大分子》杂志上。

　　“通常，为了有一种热行为，我们必须为特定的应用准备一种聚合物，如果你想有另一种极端的聚合物行为，那么你必须准备一种完全不同的聚合物，”合著者Hoyong Chung说，FAMU-FSU工程学院副教授。“但是现在，通过这项工作，我们有了一种单一类型的聚合物，可以快速适应这两种工作，干扰最小。”

　　研究人员的聚合物是由亚砜制成的，亚砜是一种由硫、氧和碳分子组成的化合物。其中一个版本包含了一个额外的成分，一对被称为亚甲基的氢原子。这种微小的结构变化足以使每种聚合物对温度变化做出不同的反应。

　　无论混合物中各种成分的浓度如何，每种混合物都有高于或低于其成分完全溶解成溶液的临界温度。

　　研究人员的一种聚合物在低温下可溶于水，但在高温下就不溶了。另一个版本显示相反的行为。它在较低的温度下是不溶的，但当温度超过临界点时就会溶解。

　　该论文的主要作者、博士后研究员比斯瓦吉特·萨哈说:“这种对比鲜明的行为，只出现了一个微小的变化，这是一个令人惊讶的发现。”“这是未来研究的一个令人兴奋的途径。”

　　随着这种新型温度可控聚合物的开发，研究小组还发现了其他发现:

　　控制临界温度阈值的新机制:先前的研究表明，氢键决定了温度敏感聚合物在溶液中溶解的温度，即所谓的上限临界溶液阈值。但是Chung的研究小组发现，不同分子的正极和负极之间的吸引力——一个被称为偶极-偶极相互作用的过程——也预测了它们的聚合物在水中混合的温度。值得注意的是，他的团队通过实验证明了这种相互作用是热行为的驱动力。

　　两阶段热行为:大多数溶液在超过其温度阈值时经历单相变化。但是Chung的团队开发的聚合物会经历两个阶段的相变。这一特性可能会在医学上开辟潜在的新应用，比如单个药物胶囊在病人胃的高温下分两个阶段溶解，从而实现精确的药物输送。

　　“我们很幸运能在一个设计中获得这些不同的见解，”Chung说。“一种可以通过‘编程’实现不同行为的聚合物意味着这种分子可以很容易地适应不同的应用。”

　　这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。

　　/公开发布。来自原始组织/作者的材料可能具有时点性质，并根据清晰度，风格和长度进行了编辑。海市蜃楼。新闻不受机构限制

　　所有的位置或侧面，以及所有的视图、位置等

　　此处表达的结论仅代表作者的观点。点击此处查看全文。