Los polímeros ramificados, polímeros que parecen pequeñas ramas de árboles, tienen un potencial significativo para la filtración de agua, el campo biomédico, la nanoelectrónica y otras aplicaciones. Los investigadores ahora han ideado una mejor manera de crear de manera eficiente estas estructuras únicas.

Dirigido por el laboratorio de Mingjiang Zhong, profesor asistente de ingeniería química y ambiental y química, el estudio ahora se publica en Chem .

Los polímeros, que están hechos de unidades repetidas de moléculas pequeñas para formar una molécula más grande, tienen varias estructuras. Zhong se centra en el desarrollo de polímeros con ramificaciones, o cadenas laterales, que portan sus propias ramificaciones. Una estructura de polímero con un mayor grado de ramificación significa que tiene una mayor densidad de funcionalidad sin ocupar más espacio.

Hace unos años, Zhong desarrolló un proceso para fabricar estas estructuras, también conocidas como polímeros dendríticos. Sin embargo, su potencial estaba limitado por el proceso de síntesis a pequeña escala y de eficiencia moderada. Ahora, con una combinación de experimentos mecánicos y simulaciones por computadora, su laboratorio puede hacerlos de manera más eficiente y con más control. Con este proceso, se pueden desarrollar en un entorno industrial. Es un paso necesario para llevar estos polímeros más allá de la investigación fundamental y usarlos para aplicaciones prácticas.

"Queremos sintetizar polímeros de ramificación bien controlados porque queremos imitar algunos biosistemas que tienen estructuras muy precisas", dijo Mengxue Cao, estudiante de posgrado en el laboratorio de Zhong y autor principal del estudio. "Nuestro método puede garantizar una longitud de polímero y un número de ramificaciones controlados".

Gran parte del éxito del trabajo provino de la optimización del método para convertir los monómeros, las pequeñas moléculas que forman los polímeros. Cao dijo que ahora pueden convertir los monómeros con tres veces más eficiencia.

Además de realizar experimentos de laboratorio, los investigadores desarrollaron simulaciones cinéticas, en las que tuvieron en cuenta los datos propuestos para ver "cómo podemos hacer que la molécula esté más controlada y cómo podemos reducir potencialmente la concentración del catalizador".

Cao dijo que con un proceso escalable desarrollado, el laboratorio ahora está buscando poner en uso estos materiales únicos, tal vez comenzando con la filtración de agua.

"Ya tenemos una gran biblioteca de monómeros que queremos polimerizar, lo que significa que podemos fabricar diferentes materiales funcionales con estructuras ramificadas, por lo que el próximo paso podría ser poner esas cosas en aplicaciones reales", dijo. + Explora más

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