Les chimistes amateurs pourraient se rappeler que le cuivre (Cu) apparaît généralement bleu dans l'eau et vert lorsqu'il est lié par un ligand non aromatique standard. Cependant, dans le cas des caténanes métallisés créés au Barnes Lab, le cuivre est lié dans un complexe de transfert de charge métal-ligand (MLCT), ce qui donne à leurs gels une couleur pourpre foncé. Crédit :Laboratoire Barnes
Des chercheurs travaillant avec Jonathan Barnes, professeur adjoint au Département de chimie, ont récemment montré comment des molécules avec des architectures d'anneaux imbriqués peuvent être fonctionnalisées et incorporées dans des réseaux et des matériaux polymères tridimensionnels. Le premier auteur Mark Nosiglia, un étudiant diplômé du laboratoire de Barnes, a dirigé le nouveau travail, qui s'appuie sur les efforts antérieurs de l'équipe pour rationaliser la synthèse de molécules mécaniquement imbriquées. Les résultats ont été publiés le 26 mai dans le Journal of the American Chemical Society .
Après avoir rationalisé et amélioré l'efficacité de leurs méthodes de synthèse, Barnes et Nosiglia ont cherché à ajuster la rigidité, l'élasticité et les propriétés de dissipation des forces des matériaux en intégrant des agents de réticulation à base de caténane dans le réseau qui constitue le matériau. Les caténanes sont des molécules mécaniquement imbriquées composées de deux anneaux ou plus, ce qui leur permet, ainsi qu'au matériau dans lequel ils sont incorporés, une liberté de mouvement suffisante pour faire des choses comme tourner, s'étirer et se comprimer lorsqu'ils sont soumis à des forces externes.
Barnes et Nosiglia ont découvert qu'en ajoutant un métal ou en "métallisant" les caténanes, ils pouvaient fixer les anneaux dans une conformation particulière, ce qui rendait l'ensemble du gel plus rigide et moins élastique.
"En incorporant des chaînes moléculaires qui peuvent être" verrouillées "dans le réseau, il devrait être possible d'ajuster les propriétés des matériaux", a expliqué Barnes. "Les applications potentielles peuvent inclure l'utilisation des architectures d'anneaux moléculaires dans des matériaux et des plastiques de type caoutchouc pour améliorer l'extensibilité et leur capacité à dissiper les forces, y compris les impacts, l'étirement et la flexion."
Ensuite, Barnes, Nosiglia et leurs collaborateurs se concentrent sur la production de leurs matériaux en réseau 3D à des échelles suffisamment grandes pour explorer et tester pleinement leurs propriétés mécaniques. Une telle mise à l'échelle sera un élément essentiel des futurs efforts de recherche de l'équipe. Une 'éponge' pour adsorber et désorber les molécules de gaz
