Nylon, caucho, silicona, Teflón PVC, todos estos son ejemplos de polímeros artificiales, largas cadenas de unidades moleculares repetidas que llamamos monómeros. Si bien los polímeros también existen en la naturaleza (piense en lana, seda, o incluso cabello), la invención de polímeros sintéticos, el más famoso de los cuales es el plástico, revolucionó la industria. Luz, elástico, flexible, pero fuerte y resistente, Los polímeros sintéticos son uno de los materiales más versátiles del planeta, utilizado en todo, desde ropa hasta construcción, envasado y producción de energía. Desde el comienzo de esta nueva era en la ingeniería de materiales, Entender la influencia de las fuerzas externas en la resistencia y estabilidad de los polímeros ha sido crucial para evaluar su desempeño.

Cuando se somete a estrés mecánico, se superan los enlaces débiles que mantienen unidas algunas cadenas de polímero, y uno inevitablemente se rompe. Cuando esto pasa, un radical libre (una molécula con un electrón desapareado, que es naturalmente inestable y muy reactivo, llamado "mecanorradical" en este caso). Al estimar la cantidad de mecanorradicales libres producidos, podemos inferir la resistencia de un material a la cantidad de tensión. Si bien este fenómeno está bien documentado, los científicos lucharon por observarlo a temperatura ambiente en estado general, porque los mecanorradicales producidos para polímeros a granel no son estables debido a su alta reactividad hacia el oxígeno y otros agentes.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, dirigido por el profesor Hideyuki Otsuka, decidieron aceptar el desafío. En su estudio publicado en Edición internacional Angewandte Chemie , utilizaron una pequeña molécula llamada diarilacetonitrilo (H-DAAN) para capturar los radicales libres rebeldes. "Nuestra teoría era que H-DAAN emitiría una luz fluorescente distintiva cuando reacciona con los radicales libres, que luego podríamos medir para estimar el grado de descomposición del polímero, "explica el profesor Otsuka." La teoría es simple; cuanto mayor sea la fuerza ejercida sobre el polímero, cuantos más mecanorradicales se produzcan, y más reaccionan con H-DAAN. Esta mayor velocidad de reacción da como resultado una luz fluorescente más intensa, cambios en los que se puede medir fácilmente ".

Los investigadores ahora querían ver cómo funcionaría esto en la práctica. Cuando el poliestireno (en presencia de H-DAAN) se sometió a esfuerzos mecánicos mediante esmerilado, el H-DAAN actuó como un eliminador de radicales de mecanorradicales poliméricos, y vinculado con ellos para producir "DAAN •, "que tiene propiedades fluorescentes. Esto provocó que apareciera una fluorescencia amarilla visible.

"Más importante, probablemente, es la clara correlación que encontramos entre la intensidad de la fluorescencia y la cantidad de radicales DAAN generados por el poliestireno molido, como habíamos predicho, ", informa el profesor Otsuka." Esto significa que es posible estimar la cantidad de radicales DAAN generados en el sistema a granel simplemente midiendo la intensidad de la fluorescencia ".

Las implicaciones de sus hallazgos son amplias:al poder cuantificar visualmente cómo responden los materiales a diferentes estímulos externos, pueden probar qué tan adecuados son los polímeros para diversos usos, dependiendo de la tensión mecánica que se espera que sufran. Este método podría resultar una herramienta invaluable para los científicos e ingenieros que se esfuerzan por mejorar el rendimiento y la especificidad del material.

¡Esta emocionante investigación arroja luz sobre las respuestas de los polímeros al estrés mecánico e ilumina el camino a seguir en la investigación de los mecanorradicales de polímeros!