В MIT научились управлять свойствами пластика
Уже более сотни лет изделия из пластика и пластмассы активно используются во многих сферах нашей жизни. Однако физические свойства этого материала могут зависеть не только от состава, но и от молекулярного строения. А недавно инженеры Массачусетского Технологического Университета (MIT) создали металл-органический полимер, который может менять свою форму при воздействии световых волн разной длины.
Как сообщает редакция журнала Nature, новый материал создан командой под руководством Ювея Гу. Новый металл-органический полимер затвердевает при воздействии ультрафиолета и размягчается и становится легкоплавким под зеленой лампой. Изменение физических свойств происходит из-за изменения частиц пластика. Они состоят из молекулярных цепочек-лигандов, связанных с атомами палладия. Такие соединения носят название полимерных металл-органических за счет того, что имеют длинные полимерные «хвосты», которые собираются вокруг атомов металлов, образуя геометрические структуры в виде четырехугольников.
В новом материале каждый атом палладия образует по 4 химические связи с лигандами. В тот момент, когда накапливается много палладия и молекул полимера – в структуре формируются кластеры с переменным числом атомов металла. Ученые нашли способ создавать «большие» кластеры с 24 атомами палладия на 48 лигандов и «маленькие» — 3 атома палладия на 6 лигандов. Для управления переходом между кластерами, ученые добавили вещество DTE, в молекуле которого связь между двумя атомами серы образуется и рвется под воздействием ультрафиолета. В ультрафиолетовом излучении молекула DTE становится более жесткой и разрывает маленькие кластеры, заставляя палладий образовывать более крупные кластеры. Обратный процесс происходит, когда под воздействием зеленого света связь в молекуле DTE разрушается, что снижает интенсивность воздействия и создает небольшие кластеры.
Выяснилось, что «маленькие» кластеры делают материал очень мягким и легкоплавким, что позволяет, например, ремонтировать механические повреждения. «Большие» же вызывают затвердевание. При этом сейчас можно произвести до 7 циклов смены состояния, что никак не влияет на свойства материала, однако эту цифру планируют увеличить в будущем. Нетрудно догадаться, что такой вид пластика отлично подойдет для создания вещей с увеличенным сроком службы и для вторичной переработки.