Есть конспект?
Пришлите нам!

Ученые бросают вызов старой теории о свойствах полимеров, открывая большие возможности в создании новых материалов, обладающих разными свойствами.


Команда ученых из Университета Полимеров Штата Массачусетс бросила вызов давнишней теории в вопросе того, как твердеют пластмассы. Новая концепция, предложенная ими, возможно, позволит получать более широкий спектр пластмассовых материалов с разными свойствами по гибкости и жесткости.

Результаты исследования профессора Муругаппана Музукумара и аспиранта Пауля Велча, были опубликованы недавно в журнале “Physical Review Letters”. Исследование финансировалась Национальным Научным обществом.

“Полимеры – это чрезвычайно длинные цепи связанных малых молекул, называемых мономерами”, объясняет Музукумар. Материал типа полиэтилена, из которого делаются полиэтиленовые пакеты, могут быть длиной в 10,000 мономеров.

Когда производятся пластмассы, материал нагревается, а затем охлаждается так, чтобы он затвердел или кристаллизовался. Открытие ученых Университета Полимеров Штата Массачусетс имеет отношение к тому пути производства, по которому полимеры кристаллизуются. По существу, они складываются назад и вперед слоями, производя при этом очень широкий, но очень тонкий кристалл, возможно, по своей толщине не превышающий 10 нанометров (что в 10,000 раз тоньше, чем человеческий волос). Предыдущая теория Лауритцена-Хоффмана гласила, что “даже самый длинный из полимеров, в конечном счете, кристаллизуется полностью, если проходит достаточно времени”. “Это была теория, которая не могла быть проверена в лаборатории, поскольку полимеры были настолько длинными, что по теории им понадобится бесконечное время, чтобы кристаллизоваться полностью. И кристаллизовались ли полимеры этого размера когда-либо вообще? - было загадкой в течение 60 лет”, сказал Музукумар. “Как управлять кристалличностью - большая проблема в промышленности. Если материал слишком кристаллический, он может быть слишком лабилен для его предполагаемого использования. Это открытие новых свойств дает потенциальный путь управления гибкостью полимеров”.

Музукумар и Велч, который закончил и защитил свою диссертацию и теперь работает в промышленности, проверили свою теорию, проводя машинное моделирование кристаллизации полиэтилена. Они выяснили, что когда очень длинные полимеры отверждаются, они фактически никогда не достигают полной кристалличности. Это происходит потому, что они фактически достигают состояния устойчивости прежде, чем все необходимое сворачивание и вся сборка кристаллов будет закончена. “Мы показали, что конечная кристалличность является фактически устойчивым состоянием”.

Данное открытие может расширить наше понимание в некоторых аспектах, которые биохимики называют “проблемой сворачивания белка”. “Белки – это биологические полимеры”, говорит Музукумар; “они - длинные струны связанных аминокислот. Чтобы клетка могла функционировать должным образом, ее белки должны сворачивать себя точно и в очень сложные конфигурации. Ученые сейчас изучают, как белки умеют складываться с такой точностью”.

“Путь, которым аминокислоты взаимодействуют, имеет эффект влияния на то, как они складываются”, сказал Музукумар, “и путь, которым индивидуальные аминокислоты связаны между собой, достигает заключительной формы белка. Ученые хотят знать, где и на каком уровне эффект влияние цепной связи заложен в белке”.

В статье журнала предложено другое понимание процесса кристаллизации. Рост кристалла, как полагали, управлялся барьером фронта его роста для дополнения других молекул. Но, Музукумар считает, что рост кристалла фактически непосредственен и не управляется никаким барьером.

Информация для контакта:


Dr.BoT© Konspektiruem.ru