Наноструктурное решение в новом строительстве

В то время, когда наука и технологии все более переплетаются с методами строительства, еще одно новшество из Японии означает больше развития и возможностей для подрядчиков по всему миру. Вдохновленный использованием природных циклических структур, Такуя Ямамото и коллеги на кафедре органических и полимерных материалов Токийского технологического института значительно улучшили термальную и солевую устойчивость самоорганизации полимерных структур, просто изменив форму оснований полимеров из линейных на циклические.

Команда разработала новые блок-сополимеры - структуры, содержащие несколько полимеров, соединенных ковалентной связью - которые самоорганизовываются в формы, называющиеся мицеллы и имеют гидрофильную внешнюю мембрану и гидрофобное (водоотталкивающее) ядро.

"Мы разработали циклический амфифильный блок-сополимер, имитируя молекулы жира в клеточной мембране архей, - рассказывает Ямамото в интервью с корреспондентом ИА "СТРОЙ-НЬЮС". - Оба линейные и циклические сополимеры затем были использованы для создания идентичных самосборок в форме цветка мицеллы". Команда обнаружила, что, хотя химический состав, концентрация и размеры сополимеров мицелл, имеющих две различные формы, остаются прежними, циклично-организованные мицеллы смогли выдерживать более высокие температуры.

"Мицеллы из циклических блоков-сополимеров выдержали температуру до 40С выше, чем мицеллы на основе линейной организации," - объясняет Ямамото. Исследователи обнаружили, что задние концы линейных сополимеров, склонны высвобождаться из цветкообразной конструкции при нагревании, в результате чего между мицеллами образуются мостики. Это означает, что мицеллы объединяются в скопление капель при сравнительно низкой температуре. Мицеллы, созданные циклическими сополимерами, с другой стороны, не имели "свободных концов" для формирования мостиков, то есть конструкции оставались неизменными при гораздо более высоких температурах.

Те же самые структурные различия создают большую толерантность в концентрации соли в циклической основе мицелл. Свободные хвосты в основе линейной структуры мицелл создает быстрое обезвоживание, которое происходит в очень соленой среде, в то время как закрытые циклические структуры сильнее, что делает их более устойчивыми к соли.

"Сочетание более высоких концентраций высаливания и термической стойкости означает, что для мицелл имеется множество потенциальных областей применения, - объясняет Ямамото. - Эти возможности включают в себя системы доставки лекарственных средств, где нагрев невозможен и соль обеспечивает альтернативный способ управления реакцией мицелл, для того, чтобы произвести отпуск лекарственных средств". Группа ученых также надеется, что мицеллы могут быть использованы основой для многих новых материалов в области зеленой химии, в силу того, что их структурная выносливость основана исключительно на форме, а не на сложных химических реакциях.