Los polímeros, moléculas grandes formadas por moléculas más pequeñas que se repiten llamadas monómeros, se encuentran en casi todo lo que usamos en nuestra vida cotidiana. Los polímeros pueden ser naturales o creados sintéticamente. Los polímeros naturales, también llamados biopolímeros, incluyen ADN, proteínas y materiales como seda, gelatina y colágeno. Los polímeros sintéticos componen muchos tipos diferentes de materiales, incluido el plástico, que se utilizan en la construcción de todo, desde juguetes hasta cables de fibra industrial y pastillas de freno.

Como los polímeros se forman a través de un proceso llamado polimerización, los monómeros se conectan a través de una cadena. A medida que se desarrolla la cadena, la estructura del polímero determina sus propiedades físicas y químicas únicas. Los investigadores estudian continuamente los polímeros, cómo se forman, cómo se estructuran y cómo desarrollan estas propiedades únicas. Al comprender esta información, los científicos pueden desarrollar nuevos usos para los polímeros y crear nuevos materiales que se pueden usar en una amplia variedad de industrias.

En un artículo publicado en Nature Communications el 4 de mayo, los investigadores describen una nueva estructura que se encuentra en una solución acuosa de un copolímero anfifílico, llamada mesofase lamelar plegada en bicapa, que se descubrió a través de una secuencia aleatoria de copolímero.

"Una nueva mesofase es un descubrimiento importante, ya que muestra una nueva forma en que las moléculas se autoorganizan", dijo el profesor Myungeun Seo del Departamento de Química de KAIST. "Nos emocionó especialmente identificar esta fase lamelar plegada en bicapa porque las membranas bicapa puras son difíciles de plegar termodinámicamente".

Los investigadores creen que esta estructura de mesofase proviene de la secuencia de los monómeros dentro del copolímero. La forma en que los diferentes monómeros se organizan en la cadena que forma un copolímero es importante y puede tener implicaciones en lo que puede hacer el copolímero. Muchos copolímeros son aleatorios, lo que significa que su estructura depende de cómo interactúan los monómeros entre sí. En este caso, la interacción entre los monómeros hidrofóbicos asocia las cadenas del copolímero para ocultar el dominio hidrofóbico del agua. A medida que la estructura se vuelve más compleja, los investigadores han descubierto que se desarrolla un orden visible para que los monómeros puedan emparejarse con el par correcto.

"Si bien tendemos a pensar que el azar significa desorden, aquí mostramos que un orden periódico puede surgir espontáneamente de la secuencia aleatoria del copolímero en función de su comportamiento colectivo", dijo el profesor Seo. "Creemos que esto proviene del problema de coincidencia de secuencias:encontrar un par perfectamente complementario para una secuencia larga es casi imposible".

Esto es lo que crea la estructura única de esta mesofase recién descubierta. El copolímero se pliega espontáneamente y crea una estructura multilamelar que se separa con agua. Una estructura multilaminar se refiere a pliegues en forma de placa y las capas plegadas se apilan una encima de la otra. La mesofase resultante es birrefringente, lo que significa que la luz se refracta a través de ella, es similar al líquido cristalino y viscoelástica, lo que significa que es viscosa y elástica al mismo tiempo.

De cara al futuro, los investigadores esperan aprender más sobre esta nueva mesofase y descubrir cómo controlar el resultado. Una vez que se comprenda más acerca de la mesofase y cómo se forma, es posible que se descubran nuevas mesofases a medida que se investiguen más secuencias. "Una de las preguntas obvias para nosotros es cómo controlar la frecuencia de plegado y ajustar la altura plegada, algo en lo que estamos trabajando actualmente. En última instancia, queremos entender cómo diferentes secuencias multinarias pueden asociarse con otras para crear orden y aplicar el conocimiento. para desarrollar nuevos materiales", dijo el profesor Seo. + Explora más

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