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Polymère pouvant être adapté aux températures extrêmes élevées et basses créé

Le monde moderne regorge de polymères synthétiques, de molécules à longue chaîne conçues par des scientifiques pour répondre à toutes sortes d’applications.

Des chercheurs du FAMU-FSU College or university of Engineering ont développé deux polymères étroitement liés qui réagissent différemment aux seuils de température élevés et bas, malgré leur conception similaire. La paire de polymères pourrait être utilisée dans des applications en médecine, en synthèse de protéines, dans les revêtements protecteurs et dans d’autres domaines. Leurs travaux sont publiés dans Macromolecules.

“En général, pour avoir un comportement thermique, nous devons préparer un polymère pour cette application spécifique, et si vous souhaitez avoir un autre comportement extrême du polymère, vous devez alors préparer un polymère complètement différent”, a déclaré le co-auteur Hoyong Chung, professeur agrégé au Collège d’ingénierie FAMU-FSU. “Mais maintenant, grâce à ce travail, nous disposons d’un seul type de polymère qui peut être rapidement adapté avec un least d’interférences pour les deux tâches.”

Le polymère des chercheurs est composé de sulfoxyde, un composé composé de molécules de soufre, d’oxygène et de carbone. Une edition contient un ingrédient supplémentaire, une paire d’atomes d’hydrogène appelés groupe méthylène. Cette petite variation structurelle est suffisante pour que chaque polymère réagisse différemment aux variants de température.

Chaque mélange a des températures critiques au-dessus ou en dessous desquelles les composants se dissolvent complètement dans une solution, quelle que soit la concentration des différents composants dans le mélange.

Une edition du polymère des chercheurs est soluble dans l’eau à basse température mais devient insoluble à des températures additionally élevées. L’autre edition affiche le comportement inverse. Il est insoluble à des températures as well as basses mais se dissout lorsque les températures dépassent un issue critique.

“Ce comportement contrasté, apparu avec un seul changement mineur, était une découverte surprenante”, a déclaré le chercheur postdoctoral Biswajit Saha, auteur principal de l’article. “C’est une voie passionnante pour de futures recherches.”

Parallèlement au développement de ce nouveau polymère à température contrôlable, l’équipe de recherche a fait d’autres découvertes  :

Un nouveau mécanisme qui régit un seuil de température critique : des recherches antérieures ont montré que les liaisons des atomes d’hydrogène déterminaient la température au-dessus de laquelle les polymères sensibles à la température se dissolvaient dans une answer, ce qu’on appelle le seuil critique supérieur de option. Mais le groupe de Chung a découvert que l’attraction entre les pôles chargés positivement et négativement de différentes molécules – un processus connu sous le nom d’interaction dipôle-dipôle – prédisait également la température à laquelle leur polymère se mélangerait dans l’eau. Son groupe a notamment prouvé expérimentalement la présence de cette conversation comme power motrice du comportement thermique.

Comportement thermique en deux étapes  : la plupart des options subissent un changement en une seule stage lorsqu’elles dépassent leur seuil de température. Mais le polymère développé par l’équipe de Chung subit des changements de stage en deux étapes. Cette fonctionnalité pourrait ouvrir la voie à de nouvelles apps potentielles en médecine, telles qu’une capsule de médicament one of a kind qui se dissout dans la chaleur de l’estomac d’un affected person en deux étapes, permettant ainsi une administration précise du médicament.

“Nous avons eu la chance de disposer de ces différentes informations avec une seule conception”, a déclaré Chung. “Un seul polymère pouvant être “programmé” pour obtenir différents comportements signifie que cette molécule peut être facilement adaptée à différentes applications.”

Cette recherche a été soutenue par la National Science Basis.