Впервые создан двумерный пластик с регулярной структурой

Источник: physorg.com

В 1920 году химик Герман Стаудингер из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich, Швейцария) сформулировал постулат о существовании макромолекул, состоящих из множества одинаковых модулей, соединенных друг с другом. В наше время такие слова как «полимер» и «пластмасса» уже никого не удивляют. Но недавно группа ученых из того же швейцарского университета представила поистине сенсационную работу. Исследователи ETH под руководством профессора А. Дитера Шлютера и старшего преподавателя Дзюндзи Сакамото сумели изготовить двумерный пластик с регулярной структурой. До сих пор были известны только полимеры с линейными единицами повтора (цепочки). А группе Шлютера удалось создать своеобразную «молекулярную кольчугу» нанометрового масштаба. После нескольких лет изучения проблемы ученые пришли к выводу, что двумерный пластик легче всего получить при помощи кристаллов, состоящих из однородных слоев.

Аспирант Патрик Киссель провел успешную полимеризацию мономеров, организованных в слоистые гексагональные монокристаллы. Для данного эксперимента были созданы специальные молекулы с фотохимической чувствительностью, для которых такое расположение является энергетически оптимальным. После облучения исходного материала световым потоком с длиной волны 470 нм, началась полимеризация мономеров во всех слоях кристалла. На заключительном этапе работы кристалл подвергся варке в специальном растворителе, что позволило отделить слои друг от друга и получить листы двумерного пластика. Структурные характеристики полученного вещества были подтверждены при помощи электронной микроскопии, проведенной в Швейцарской Федеральной Лаборатории материаловедения и технологии. Новая технология обеспечивает полный контроль над объединением мономеров, и все функциональные группы единичных молекул сохраняют свои позиции в полимере.

Как отмечает г-н Сакомото, полимерные листы могут использоваться для фильтрации мельчайших молекул. Действительно, крошечные шестиугольники в полимере, образованные бензольными кольцами с тремя эфирными группами, могут быть легко удалены при помощи гидролитических процессов. Это позволит получить «сито», пригодное для селективной фильтрации молекул. Но перед тем, как думать о практическом применении открытия, необходимо определить физические и технологические характеристики нового материала. Профессор Шлютер полагает, что они могут значительно отличаться от параметров линейных полимеров. Также исследователям предстоит найти возможности производить листы больших размеров и в больших количествах. В настоящее время размер исходных кристаллов составляет всего 50 мкм.

Рисунок: physorg.com