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Feb 12, 2024

Rodas moleculares multicíclicas com potencial polimérico

Rotaxanos são estruturas moleculares interligadas com uma molécula de “eixo” linear penetrando uma ou mais moléculas de “roda” cíclicas. Grupos volumosos na extremidade do eixo evitam que as rodas se soltem.

Rotaxanos são estruturas moleculares interligadas com uma molécula de “eixo” linear penetrando uma ou mais moléculas de “roda” cíclicas. Grupos volumosos na extremidade do eixo evitam que as rodas se soltem. Agora, pesquisadores da Universidade de Hokkaido deram um passo adiante nas conquistas anteriores dessa tecnologia, produzindo macro-rotaxanos que possuem rodas multicíclicas interligadas com vários eixos de alto peso molecular.Eles relatam sua inovaçãona revista Applied Chemistry International Edition.

Os rotaxanos, inicialmente considerados curiosidades químicas intrigantes, estão agora a ser explorados para uma ampla gama de aplicações potenciais, que vão desde polímeros de próxima geração até possibilidades ambiciosas em computação molecular, tecnologias de sensores e distribuição de medicamentos.

Os investigadores da Universidade de Hokkaido, com colaboradores noutras partes do Japão, estão a concentrar a sua atenção na criação de novos polímeros de rede, nos quais estruturas em anel mais complexas do que simples círculos mantêm unidas diferentes cadeias de longas cadeias poliméricas.

“Acreditamos que as estruturas multicíclicas nesses macro-rotaxanos podem ser úteis como aditivos não lixiviantes, permanentemente retidos em uma rede polimérica pela forma como se prendem a várias cadeias poliméricas vizinhas”, diz o professor químico de polímeros Toshifumi Satoh, da equipe de Hokkaido.

As rodas 3D atuam como uma forma única e altamente flexível de ligações cruzadas moleculares, permitindo às rodas e aos fios de polímero interligados muito mais liberdade de movimento do que em redes reticuladas convencionalmente. As variações estruturais devem permitir um controle preciso sobre as propriedades dos materiais macios para torná-los adequados para uma variedade de aplicações industriais e médicas.

Outros grupos de pesquisa alcançaram sucesso semelhante com arranjos moleculares menores, mas os avanços da Universidade de Hokkaido movem o campo para o domínio das moléculas maiores.

Os pesquisadores exploraram algumas das possibilidades deste novo desenvolvimento significativo na química de polímeros, usando produtos químicos chamados polidimetilsiloxanos (PDMSs) para fazer os anéis multicíclicos. Eles foram capazes de construir diferentes números de unidades cíclicas com anéis de tamanhos diferentes. Quando combinadas com cadeias de polímero de silicone com agentes de reticulação curtos, as unidades multicíclicas foram eficientemente incorporadas em uma rede estendida, mista e interligada recém-formada.

“Exploramos parte do potencial de fabricação de materiais macios modificados medindo o desempenho de amortecimento das redes, que é essencialmente a capacidade de um material de absorver e reduzir vibrações”, diz Satoh. “Isso revelou que nossos macro-rotaxanos alcançaram melhorias significativas na eficiência de amortecimento em relação às redes de polímeros convencionais.”

Satoh e os seus colegas planeiam agora explorar outras possibilidades que possam ser construídas com base nas bases de prova de conceito estabelecidas pelo seu progresso atual.

- Este comunicado de imprensa foi publicado originalmente no site da Universidade de Hokkaido