Investigadores en Japón han logrado crear un nuevo tipo de polímero supramolecular helicoidal. El proceso y mecanismo de generación de su estructura se observó mediante microscopía de fuerza atómica (AFM); la estructura helicoidal creció espontáneamente después de mezclar dos monómeros diferentes. Los hallazgos del estudio, que fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 1 de abril 2020 puede conducir al diseño de materiales blandos originales.

En años recientes, Los investigadores han prestado atención a los polímeros supramoleculares formados a través de enlaces no covalentes con el objetivo de desarrollar materiales blandos inteligentes. Shiki Yagai, un profesor de la Universidad de Chiba dice:"Los polímeros supramoleculares tienen varias funciones. Tienen capacidad de autorreparación y se degradan fácilmente, así que a través del diseño preciso de sus estructuras moleculares seremos capaces de crear materiales que tengan una mayor capacidad de respuesta ambiental ".

Durante muchos años, El Prof. Yagai y su equipo de investigación han estado trabajando en el diseño de polímeros supramoleculares que tienen características únicas. Buenos ejemplos de estos nuevos polímeros son los polímeros supramoleculares autoplegables y las fibras de quimera que combinan hélices y cadenas lineales.

En esta investigación, el equipo logró crear un polímero supramolecular cuya estructura helicoidal se extiende espontáneamente. La extensión se inicia mezclando solo dos moléculas diferentes en un átomo de oxígeno. Al observar su proceso de degradación, descubrieron que el nuevo polímero supramolecular tiene la propiedad única de cambiar su estructura química en respuesta a la temperatura.

Cuando mezclaron dos moléculas de naftaleno, Los complejos supramoleculares unidos por enlaces de hidrógeno de seis miembros (rosetas) que constan de subunidades de monómeros formaron un coagregado amorfo (Fig. 1-A). Sin embargo, cuando se deja a temperatura ambiente, subunidades de roseta integradas en las que dos moléculas se disponen alternativamente y se forman gradualmente en la mezcla, y esto se convirtió espontáneamente en una hermosa estructura helicoidal (Fig.1-B). El equipo logró controlar la copolimerización mediante la interacción electrostática entre las dos moléculas, y observó la formación del helicoide usando AFM. Las mediciones espectrales revelaron que este cambio estructural de orden superior se debió a la composición de las unidades de roseta que componen el polímero. Los homopolímeros que constan solo de moléculas ricas en electrones (moléculas rojas en la figura 1) se estabilizan energéticamente formando una estructura de anillo estable, y las rosetas integradas se estabilizan aún más por coagregación. Los enlaces entre las rosetas se fortalecen mediante la estabilización energética y crecen en una estructura helicoidal en lugar de detenerse en los anillos.

Además, Se descubrió una respuesta térmica única en la que los copolímeros supramoleculares helicoidales colapsaron rápidamente entre 45 ºC y 50 ºC. Este fenómeno es completamente diferente del comportamiento de descomposición térmica de los polímeros supramoleculares generales, que se desintegran gradualmente del sitio terminal o del defecto.

"Utilizando este cambio estructural autoclasificado, Debería ser posible crear nuevos materiales blandos que respondan rápidamente a varios entornos. "dice el profesor Yagai.