Новости химической науки > Гибкие полимеры образуют жесткие каркасы

Химикам из США удалось приспособить гибкие линейные полимеры в качестве материала для изготовления жестких кристаллических трехмерных металлоорганических каркасных структур [metal–organic framework (MOF)].

Результаты исследования открывают дорогу к созданию нового класса гибридных материалов полимер–MOF, которые могут эксплуатировать разнообразие химических и физических свойств полимеров для придания комбинированным структурам новых свойств.

Кажется очевидным, что для получения жесткой трехмерной каркасной структуры необходимо использовать небольшие структурно жесткие компоненты, поэтому во всех металлоорганических каркасных структурах, полученных к настоящему времени, для связывания ионов металлов использовались небольшие по размеру органические лиганды. Тем не менее, в новой работе Сет Коэн (Seth Cohen) из Университета Калифорнии в Сан Диего показал, что старый подход не является догмой.

Гибридным материалам полимер–MOF можно придать много полезных свойств. (Рисунок из Angew. Chem., Int. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201502733)

Исследователи из Сан Диего синтезировали серии полимеров, содержащих цепочки метиленовых групп, отстоящих друг от друга на регулярное расстояние; другим компонентом цепи были фрагменты обычных лигандов для синтеза металлоорганических каркасных структур – 1,4-дибензойной кислоты. Полученные полимеры содержали от 20 до 50 повторяющихся структурных фрагментов, лигандные группы разделяли от пяти до восьми метиленовых спейсеров.

При нагревании полученных полимеров в присутствии ионов цинка аморфная структура перестраивается в жесткую пористую кристаллическую трехмерную систему. По словам Коэна, результат весьма удивителен – он отрицает привычные представления и о подходе к синтезу металлоорганических каркасных структур, и о свойствах аморфных полимеров, которые не обладают высокой степенью кристалличности и тем более – пористостью. Не менее интересно и то обстоятельство, что в различных условиях реакции для гибридного материала металлоорганические каркасные структуры–полимер наблюдались различные морфологии, включая образование сфер и пленок.

Коэн заявляет, что причины образования упорядоченных структур из аморфных полимеров на настоящий момент еще не выяснены. Однако сейчас, после демонстрации возможности существования «поли(металлоорганических каркасных структур)», химикам предоставляется целое море возможностей экспериментировать с широким рядом полимеров, содержащих функциональные группы. Все это позволит получить новые металлоорганические каркасные структуры с рядом практически полезных свойств. Как вариант, не исключен синтез металлоорганических каркасных структур, способных проводить электрический ток.

Мартин Аттфилд (Martin Attfield), специалист по металлоорганическим каркасным структурам из Университета Манчестера, отмечает, что новая работа будет весьма интересна для специалистов по химии материалов, поскольку она объединяет химию полимеров и химию металлоорганических каркасных структур и позволяет получать материалы, которые являются чем-то большим, чем простая сумма их свойств. Он добавляет, что результаты работы могут придать новым материалам весьма полезные свойства – от получения металлоорганических каркасных структур, устойчивых к гидролизу, до разработки методов упорядочивания полимеров.

Источник: Angew. Chem., Int. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201502733

метки статьи: #новые материалы, #химия полимеров, #элементоорганическая химия