Saber cómo construir ensamblajes nanométricos de polímeros (cadenas moleculares largas) es la clave para mejorar una amplia gama de procesos industriales. de la producción de nanofibras, filtros, y nuevos materiales para la fabricación de bajo consumo energético, circuitos y dispositivos a nanoescala. Un artículo reciente en Comunicaciones de la naturaleza arroja luz sobre los comportamientos clave de los polímeros en espacios confinados especialmente diseñados, abriendo la puerta a un nivel de control que antes era imposible.

Científicos de la Universidad de Kioto y la Universidad de Nagoya en Japón han logrado fabricar canales a escala subnanométrica diseñados a medida, o poros, que puede manipularse para atrapar polímeros y permitir a los investigadores observar cómo responden estas cadenas a los cambios de temperatura. Anteriormente, este nivel de observación no era posible, y, por lo tanto, se desconocía mucho sobre el comportamiento de los polímeros en los espacios subnanométricos, en particular las transiciones térmicas.

La técnica utiliza sustancias especialmente diseñadas conocidas como polímeros de coordinación porosos (PCP), que son notables por el alto grado en que se pueden controlar el tamaño de sus poros y otras características.

"Los PCP nos permiten diseñar jaulas en las que atrapar moléculas específicas, "explica el científico principal, el Dr. Takashi Uemura, de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Kyoto". En este caso, Las moléculas de polietilenglicol (PEG) se pueden acomodar en las jaulas de manera similar a como se esconden las anguilas marinas en los agujeros. En aguas abiertas no hay orden para nadar. Pero en tubos cilíndricos, prefieren organizarse linealmente en grupos. Las cadenas de polímeros también hacen esto, llegar a ensamblarse ordenadamente en los canales de PCP ".

En este caso, los canales de PCP se sintonizaron con precisión para controlar su tamaño y las características de la superficie interna, permitiendo al equipo de investigación observar directamente cómo se comportaron los polímeros. Esto llevó al hallazgo inesperado de que la temperatura de transición, en este caso, el punto de fusión de los PEG confinados disminuyó a medida que aumentaba su peso molecular, en este caso la longitud.

"Esto fue exactamente lo contrario de lo que habíamos observado a granel, es decir, PEG 'gratis', "elabora el Dr. Susumu Kitagawa, subdirector del Instituto de Ciencias Integradas del Material Celular de la Universidad de Kioto (iCeMS). "Creemos que esto es el resultado de la desestabilización de las cadenas de PEG bajo confinamiento. La inestabilidad aumenta junto con la longitud de la cadena".

Comprender detalles tan minuciosos del comportamiento de los polímeros nanoconfinados da lugar a la posibilidad de futuros avances en la fabricación a nanoescala basados ​​en conjuntos de pequeñas cantidades de cadenas de polímeros. que a su vez se puede utilizar para fabricar una amplia gama de nuevos materiales.