Araştırmacılar Mikroskobik Polimer Jel Teorisi Geliştirdi
Fotoğraf : Ulusal Araştırma Üniversitesi Ekonomi Yüksek Okulu
Rus bilim adamları, polimer jellerde bir faz dönüşümü teorisi önerdi. Soğutulduklarında dipolar iyonik hidrojellerin hacmindeki dramatik azalma mekanizmalarını açıkladı. Sonuçlar Kimyasal İletişim (ChemComm) dergisinde yayınlandı.
Polimer jeller, kendilerininkinden yüzlerce kat daha büyük hacimlerde suyu emme yeteneği dâhil olmak üzere alışılmadık özelliklere sahiptir. Örneğin, bazı hidrojeller kuru jel gramı başına iki kilograma kadar su tutabilir. Sıcaklığı değiştirerek veya çözücüler ekleyerek çeşitli istenen özellikler elde edilebilir. Bu nedenle polimer jeller; ilaçların hedefli dağıtımı, suni deri oluşturma, çocuk oyuncakları dâhil olmak üzere endüstride ve biyotıpta kullanılmaktadır.
Yüksek hacimde çözücü içeren bir jel alırsanız ve sıcaklığını kademeli olarak düşürürseniz, belirli bir sıcaklık eşiğine ulaşıldığında, jelin hacminde keskin bir azalma olur ve içinden büyük miktarda sıvı sıkılacak ve jel çöker (büzülecektir).
Jel çöküşü teorisi ilk olarak Amerikalı ve kimyager Paul Flory ve fizikçi John Rehner, Jr. tarafından 1943’te önerildi ve daha sonra Japon bilim adamı Tsuyoshi Tanaka tarafından geliştirildi. Klasik teorinin bir dezavantajı, polimer bağlarının moleküler yapısının özelliklerini hesaba katmamasıdır.
Yeni teori, MIEM HSE’de (HSE Tikhonov Moskova Elektronik ve Matematik Enstitüsü) Profesör Yury Budkov ve Ph.D. Nikolai Kalikin’den oluşan Rus bilim adamları ekibi tarafından önerildi. Rusya Bilimler Akademisi Krestov Çözelti Kimyası Enstitüsü öğrencisi ve Leipzig’deki Klasik Olmayan Kimya Enstitüsü’nde araştırma görevlisi olan Andrei Kolesnikov.
Araştırmacılar mikroskobik bir polimer jel teorisi geliştirdi.Bunların her bir bağlantısı, büyüklük olarak eşit, ancak zıt işaretli iki elektrik yükü bir elektrik dipolü taşıyor.Bu moleküler yapı en yaygın olarak, birimleri hem pozitif hem de negatif yüklü iyon grupları taşıyan dipolar iyonik polimerlerde bulunur.
Yazarlar, yeterince düşük sıcaklıklarda jel çökmesine yol açan şeyin polimer birimlerinin elektrostatik etkileşimi olduğunu gösterdi. Ayrıca genişlemiş durumdan kısaltılmış duruma geçiş sıcaklığını etkileyen ana parametreleri de adlandırdılar: çift kutuplu moment değeri (çift kutup uzunluğu başına yükün çarpımı) ve polimer zincirinin bitişik bağlantıları arasındaki bağ uzunluğunun çift kutup uzunluğuna oranıdır.
Polimer bağlantılarının özellikli moleküler yapısını hesaba katmayan klasik Flory Rehner Tanaka teorisine kıyasla jel teorisinde önemli bir ilerlemedir.
MIEM HSE profesörü Yury Budkov, “Pratikte, polimer bağlantılarının moleküler özelliklerini kontrol edemiyoruz ancak teorimiz sayesinde kimyagerler önceden uygun özelliklere sahip polimerler oluşturabilecek ve çökme sıcaklığını kontrol edebilecekler,” diye söyledi.
Bilim adamları, yapılan teorik değerlendirmelerin süper emiciler, moleküler nanoreaktörler, antibakteriyel kaplamalar, kimyasal akım kaynakları için elektriksel olarak iletken membranlar, yapay deri, yapay kaslar ve diğerleri gibi modern dipolar iyonik jel uygulamalarında faydalı olacağını belirtti.
Kimyasal İletişim (ChemComm) yayın kurulu her yıl kimyanın farklı alanlarında çalışan dünyanın dört bir yanından genç araştırmacıları listeye alıyor ve onları Yükselen Araştırmacılar sayısında yayınlamaya davet ediyor. Bu yıl Yury Budkov, Teorik ve Fiziksel Kimya alanında davet edilen genç bilim adamları arasındaydı.
Kaynak : phys.org
