La estructura de la pesadilla del plomero se presenta como un conjunto donde todas las salidas parecen converger hacia adentro:la pesadilla de un plomero, pero una singularidad anticipada para los investigadores, que sugiere rasgos distintivos divergentes de los materiales tradicionales. Sin embargo, esta intrincada configuración se consideró inalcanzable y rayaba en el reino de lo imposible.

Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) desenterró pistas de extremos minúsculos descuidados, transformando este sueño en realidad. La revista Ciencia no sólo publicó esta investigación sino que también la destacó como artículo, lo que despertó un interés considerable en los círculos académicos.

El profesor Moon Jeong Park y el Ph.D. El candidato Hojun Lee del Departamento de Química de POSTECH dio vida a nanoestructuras de copolímeros en bloque (BCP), que antes solo se habían imaginado.

Los BCP representan polímeros construidos uniendo bloques de un monómero con bloques de otro. Capaces de autoensamblarse, los BCP crean diversas estructuras a nanoescala y encuentran aplicaciones generalizadas en campos que abarcan los semiconductores y la medicina.

Estudios recientes han estado explorando vigorosamente comparaciones en propiedades ópticas y mecánicas basadas en la estructura de BCP. Sin embargo, a medida que las estructuras se vuelven más complejas, su estabilidad termodinámica disminuye, lo que plantea desafíos considerables en su producción.

Entre estas estructuras, la pesadilla del fontanero, que exhibe un empaquetamiento medio de extremos de cadenas de polímeros, se erige como una formación inmensamente compleja y distintiva. Si bien no hubo casos reales de su manifestación, se planteó la hipótesis de que poseía rasgos ópticos y mecánicos únicos debido a su estructura de canal distintiva, lo que la distingue de otras nanoestructuras.

En esta innovadora investigación, el equipo desafió las expectativas al convertir lo imposible en posible. Si bien la mayoría de las investigaciones se han centrado en las principales cadenas de polímeros que constituyen los BCP, los investigadores centran su atención en los extremos de las cadenas, que pasan desapercibidos (menos del uno por ciento).

Elaboraron BCP funcionalizados en dos extremos uniendo diferentes moléculas a cada extremo de la cadena polimérica. En consecuencia, los extremos de la cadena de polímero exhibieron una fuerte atracción mutua, lo que provocó que todas las colas de polímero se fusionaran hacia adentro, lo que marcó la realización exitosa por parte del equipo de la estructura de pesadilla del plomero, un primer logro del mundo.

Además, el equipo produjo con éxito una variedad de estructuras BCP que hasta ahora habían permanecido enigmáticas, incluidas estructuras giroides y de diamantes. Este logro en la materialización de estructuras del BCP previamente confinadas a los ámbitos de la imaginación y la teoría constituye una hazaña significativa.

De particular interés, la importancia de este estudio radica en la conclusión de que se pueden realizar estructuras complejas de manera estable cuando existen fuerzas potentes en los extremos, a pesar de diversos ajustes realizados en la composición del polímero BCP y las propiedades químicas de la cadena principal. Esto sugiere la aplicabilidad universal y adaptabilidad de esta investigación para futuros estudios centrados en el desarrollo de diversas nanoestructuras poliméricas de estructura compuesta.

La profesora Alisyn J. Nedoma de la Universidad de Sheffield, experta en el campo BCP, comentó en Science comentario, "Sienta las bases para diseñar nanoestructuras BCP novedosas", evaluando la posible rentabilidad en la creación de nanoestructuras con las características deseadas".

El líder del estudio, el profesor Moon Jeong Park, explicó:"Esta investigación nos ha permitido establecer un método para desarrollar estructuras de red personalizadas en polímeros BCP. Servirá como plataforma para crear polímeros BCP con diversas propiedades en aplicaciones de nanotecnología". /P>

Más información: Hojun Lee et al, Estructuras termodinámicamente estables de la pesadilla del plomero en copolímeros en bloque, Ciencia (2024). DOI:10.1126/ciencia.adh0483

Alisyn J. Nedoma, Creando la "pesadilla del fontanero", Ciencia (2024). DOI:10.1126/ciencia.adn0168

Información de la revista: Ciencia

Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang