Новости химической науки > Напряжение расстегивает молекулярную «липучку»

Исследователи из Китая разработали похожий на липучку материал, элементы которого могут удерживаться друг около друга за счет нековалентных взаимодействий, которые можно «отключить» с помощью электростимуляции и заново «включить», прижав поверхности друг ко другу.

Элементы супрамолекулярной липучки представляют собой гибкую электропроводную мембрану на основе ионной жидкости [poly(ionic liquid) membrane (PIL)], функционализированную ферроценом (Fc) с одной стороны и мембрану на основе ионной жидкости, функционализированную β-циклодекстрином с другой стороны (β-CD). Прочное связывание ферроценильных остатков с полостями циклодекстриновыми фрагментов приводит к тому, что оба слоя прочно связываются между собой. Окисление ферроценильных фрагментов (Fc) до иона ферроцения (Fc⁺) в результате химического или электрохимического воздействия приводит к тому, что связь между слоями разрушается, поскольку заряженный фрагмент Fc⁺ не связывается с гидрофобной полостью β-CD. Приложение восстановительного электрического потенциала и давления позволяет снова «прилепить» компоненты липучки друг ко другу.

Стратегия, аналогичная той, что используется для застёжки велькро, удерживает слои вместе, однако эту связь можно разорвать, используя электрический ток. (Рисунок из Chem. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c4sc00864b)

Исключительные свойства новой супрамолекулярной липучки удивили даже ее создателя – Фена Яня (Feng Yan) из Университета Сучоу. Причин для такого удивления было целых две. Во-первых, липучка толщиной всего 100 мкм может удержать вес в 200 грамм в течение 2 часов, как на воздухе, так и в нейтральной воде, подкисленной воде, подщелоченной воде и растворе, моделирующем состав морской воды. Во-вторых, «расстегнуть и застегнуть» такую липучки можно несколько раз подряд, при этом сила адгезии совершенно не понижается.

Как отмечает Донус Тонцель (Dönüş Toncel), специалист по химии полимеров и супрамолекулярных структур из Университета Билкента (Турция), похожие молекулярные липучки на основе ферроцена и кукурбитурила уже были разработаны недавно, однако новая «липучка» уникальна тем, что, например, ее действие обратимо, и эта обратимость управляется электрическим полем, использование гибкой полимерной основы для липучки, а также замена кукурбит[7]урила на более доступный и, следовательно, дешевый β-циклодекстрин.

Источник: Chem. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c4sc00864b

метки статьи: #новые материалы, #супрамолекулярная химия