Kendini Anında İyileştiren Yeni Supramoleküler Plastik
MediCity Araştırma Laboratuvarı’nda kıdemli araştırmacı Jianwei Li tarafından yönetilen bir araştırma grubu, geleneksel polimerik plastiklerin yerini sürdürülebilir kalkınmayı destekleyen çevre dostu bir malzeme ile değiştirecek supramoleküler plastik adı verilen yeni bir malzeme türü keşfetti. Araştırmacılar tarafından sıvı-sıvı faz ayrımı kullanılarak oluşturulan supramoleküler plastiğin mekanik özellikleri geleneksel polimerlerle karşılaştırılabilir, ancak yeni plastik çok daha kolay ayrışıyor ve yeniden kullanımı daha kolay olacak.
Plastik, en önemli modern malzemelerden biridir ve bir asırlık gelişimden sonra insan hayatının her alanına entegre edilmiştir. Bununla birlikte, geleneksel polimer plastikler doğada zayıf bir şekilde bozunur ve insan hayatı için en büyük tehditlerden biri haline gelmiştir. Bu durum, polimerlerin oluşumu için monomerleri birbirine bağlayan kovalent bağların doğasında bulunan güçlü kuvvetinin bir sonucudur.
Bu zorluğu gidermek için bilim insanları, kovalent bağlar kadar güçlü olmayan non-kovalent bağlarla bağlanmış polimerler yapmayı önerdiler. Ne yazık ki, daha zayıf etkileşim genellikle molekülleri makroskopik boyutlardaki malzemelere tutacak kadar güçlü değildir, bu da kovalent olmayan malzemelerin pratik uygulamasını engeller.
Finlandiya Turku Üniversitesi’ndeki Jianwei Li araştırma grubu, sıvı-sıvı faz ayrımı (LLPS) adı verilen fiziksel bir kavramın, çözünen maddeleri ayırarak konsantre edebileceğini, moleküller arasındaki bağlanma kuvvetini güçlendirebileceğini ve makroskopik malzemelerin oluşumunu tetikleyebileceğini keşfetti. Elde edilen malzemenin mekanik özelliği geleneksel polimerlerle karşılaştırılabilirdi. Dahası, malzeme parçalara ayrıldıktan sonra parçalar anında yeniden birleştirilebilir ve anında kendi kendini iyileştirebilir. Ek olarak, doygun miktarda su kapsüllendiğinde malzeme bir yapıştırıcıydı. Örneğin, çelikten yapılmış derz numuneleri bir aydan fazla bir süre 16 kg ağırlığa dayanabilir.
Son olarak, kovalent olmayan etkileşimlerin dinamik ve tersine çevrilebilir doğası sayesinde, malzeme parçalanabilir ve yüksek oranda geri dönüştürülebilir.
Doktora sonrası araştırmacı Dr. Jingjing Yu, “Geleneksel plastiklerle karşılaştırıldığında yeni supramoleküler plastiklerimiz, yalnızca güçlü mekanik özelliği korumakla kalmayıp, aynı zamanda malzemeyi kendi kendini iyileştirebilen ve tekrar kullanılabilir hale getiren dinamik ve geri dönüşümlü özellikleri korudukları için daha akıllıdır” diye açıklıyor.
Laboratuvarın baş araştırmacısı Dr. Jianwei Li ise, “Supramoleküler plastiği üreten küçük moleküllerden birinin daha önce karmaşık bir kimyasal sistemde uygunluğu denetlenmiştir. Magnezyum metal katyonları ile akıllı hidrojel malzemeler oluşturmuştur. Bu kez, bu eski moleküle LLPS ile yeni numaralar öğretmekten dolayı heyecan duyuyoruz” diyor.
“Ortaya çıkan kanıtlar, LLPS’nin hücre bölmelerinin oluşumu sırasında önemli bir süreç olabileceğini göstermiştir. Şimdi, çevremiz için büyük zorluğun üstesinden gelmek için bu biyolojik ve fiziksel ilham olgusunu geliştirdik. Yakın gelecekte LLPS süreci ile daha ilginç materyallerin keşfedileceğine inanıyorum” diye devam ediyor.
Çalışma 5 Ağustos 2022’de prestijli Angewandte Chemie dergisinde yayınlanmıştır: https://doi.org/10.1002/anie.202204611
Kaynak: utu.fi
