Los químicos aficionados pueden recordar que el cobre (Cu) generalmente aparece azul en el agua y verde cuando se une a un ligando estándar no aromático. Sin embargo, en el caso de los catenanos metalizados creados en Barnes Lab, el cobre se une en un complejo de transferencia de carga de metal a ligando (MLCT), lo que le da a sus geles un color carmesí oscuro. Crédito:Laboratorio Barnes
Los investigadores que trabajan con Jonathan Barnes, profesor asistente en el Departamento de Química, han demostrado recientemente cómo las moléculas con arquitecturas de anillos entrelazados pueden funcionalizarse e incorporarse en materiales y redes de polímeros tridimensionales. El primer autor Mark Nosiglia, estudiante graduado en el laboratorio de Barnes, dirigió el nuevo trabajo, que se basa en los esfuerzos anteriores del equipo para optimizar la síntesis de moléculas entrelazadas mecánicamente. Los resultados se publicaron el 26 de mayo en el Journal of the American Chemical Society .
Después de optimizar y mejorar la eficiencia de sus métodos de síntesis, Barnes y Nosiglia buscaron ajustar las propiedades de rigidez, elasticidad y disipación de fuerza de los materiales mediante la integración de reticuladores basados en catenano en la red que forma el material. Los catenanos son moléculas mecánicamente entrelazadas que constan de dos o más anillos, lo que les permite (y al material en el que están incorporados) suficiente libertad de movimiento para hacer cosas como rotar, estirarse y comprimirse cuando están sujetos a fuerzas externas.
Barnes y Nosiglia descubrieron que al agregar un metal a los catenanos, o "metalizarlos", podían fijar los anillos en una conformación particular, haciendo que todo el material del gel se volviera más rígido y menos elástico.
"Al incorporar cadenas moleculares que pueden 'bloquearse' en la red, debería ser posible ajustar las propiedades de los materiales", explicó Barnes. "Las aplicaciones potenciales pueden incluir el uso de arquitecturas de anillos moleculares en materiales y plásticos similares al caucho para mejorar la capacidad de estiramiento y su capacidad para disipar fuerzas, incluidos los impactos, el estiramiento y la flexión".
A continuación, Barnes, Nosiglia y sus colaboradores se están enfocando en producir sus materiales en red 3D a escalas lo suficientemente grandes como para explorar y probar completamente sus propiedades mecánicas. Tal ampliación será una parte esencial de los futuros esfuerzos de investigación del equipo. Una 'esponja' para adsorber y desorber moléculas de gas
