技术创新

“分子杆”加速反应

杜克大学的研究人员发现,用聚降冰片烯主链制成的分子可以作为杠杆,打开嵌入分子内的环比在聚丁二烯支架上拖曳的类似环快1000倍。该发现可用于设计更高效的材料。 /

北卡罗来纳州达勒姆 - 在分子拔河的强制游戏中,一些原子串可以像杠杆一样起作用,加速反应速度比其他分子快1000倍。这一发现表明,科学家们可以利用这些分子杠杆驱动原子间的化学和机械反应,并最终设计出更有效的材料。

“我们有兴趣设计新的应激反应材料,所以我们正在努力开发通常非常缓慢的反应,但可以通过武力有效地加速反应,”负责该研究的杜克化学家史蒂夫克雷格说。

在最近的实验中,Craig和他的研究小组发现,用聚降冰片烯主链制成的分子可以作为杠杆打开分子内嵌入的环,其速度比聚丁二烯脚手架上的类似环快1000倍。结果出现在Nature Chistry中,表明骨架的简单改变可能会影响机械辅助反应发生的速度。

科学家对这种类型的分子拔河感兴趣,因为许多材料在经过反复的拖拽,压力和其他力量的循环之后分解了。 Craig说:“如果我们能将通常具有破坏性的力量引入建设性的途径,我们就能引发反应,使物质在最有用的时间和地点变得更强。”然后研究人员可以延长材料的使用寿命,从长远来看,这些材料的应用范围可以从用于飞机框架的复合材料到生物医学植入物。

在实验中,作为化学系教授和主任的克雷格和他的团队使用相当于微型镊子的方法来抓住原子链的两部分并拉动它们,使它们在某些地方破裂或反应。该团队预测,一个分子会比另一个分子更有效地反应,但惊奇地发现力诱导速率相差三个数量级,这表明聚降冰片烯主链实际上可以加速强迫反应,这是撬棒加速拉动的方式一堵墙上的钉子。

克雷格说,经历反应的分子组的变化可能比附近的非反应性分子如骨架上的那些反应分子的变化小得多。这也是一个很好的起点,可以确定易于制造的其他分子骨架,并且对附近反应的变化有最大的响应,Craig说可能有助于开发更好,更具响应性的材料。

该研究得到了美国陆军研究实验室,陆军研究办公室和国家科学基金会的支持。

引文:“骨干杠杆臂效应增强聚合物力学化学”。(2012)Klukovich,H。等。自然化学。 AOP。 DOI:10.1038 / NCHEM.1540

来源:杜克大学新闻

图片:Shutterstock的分子结构