水管工的噩梦结构呈现出一种所有出口似乎都向内汇聚的组合——这是水管工的噩梦，但对研究人员来说却是一种预期的独特性，它暗示了与传统材料不同的独特特征。然而，这种复杂的结构被认为是无法实现的，几乎是不可能的。
最近，浦项工业大学(POSTECH)的一个研究小组从被忽视的微小末端中发现了线索，将这个梦想变成了现实。《科学》杂志不仅刊登了这一研究结果，还将其作为文章进行了报道，引起了学术界的极大关注。
浦项工科大学化学系的Moon Jeong Park教授和博士候选人Hojun Lee将嵌段共聚物(bcp)的纳米结构变为现实，这是以前只能想象的。
bcp是由一种单体的块与另一种单体的块连接而成的聚合物。bcp具有自组装能力，可以制作各种纳米级结构，在半导体和医学等领域得到广泛应用。
近年来，人们对基于BCP结构的光学性能和力学性能的比较进行了大量的研究。然而，随着结构变得更加复杂，它们的热力学稳定性降低，给它们的生产带来了相当大的挑战。
在这些结构中，水管工的噩梦，表现出聚合物链末端的中间包装，是一种极其复杂和独特的结构。虽然现实生活中没有其表现的实例，但由于其独特的通道结构，它被假设具有独特的光学和机械特性，使其与其他纳米结构区别开来。
在这项开创性的研究中，研究小组打破了人们的预期，把不可能变成了可能。虽然大多数研究都集中在构成bcp的主要聚合物链上，但研究人员将注意力转移到了不显眼的、不到1%的链端。
他们通过将不同的分子连接到聚合物链的每一端来制作双端功能化的bcp。因此，聚合物链两端表现出强大的相互吸引力，导致所有聚合物尾部向内结合，标志着该团队成功实现了水管工的噩梦结构，这是世界上第一个成就。
此外，该团队还成功地制造了一系列迄今为止仍然谜一样的BCP结构，包括旋转和钻石结构。这一成就使BCP结构物质化，这一成就以前只局限于想象和理论领域，是一项重大的壮举。
特别值得注意的是，本研究的意义在于，尽管对BCP聚合物的组成和主链的化学性质进行了多种调整，但当末端存在强大的力时，可以稳定地实现复杂结构。这表明了该研究的普遍适用性和适应性，为未来开发各种复合结构聚合物纳米结构的研究提供了基础。
谢菲尔德大学的Alisyn J. Nedoma教授是BCP领域的专家，他在《科学》杂志的评论中评论说:“这为设计新型BCP纳米结构奠定了基础，”评估了创造具有所需特性的纳米结构的潜在成本效益。
该研究组组长朴文正教授解释说:“通过此次研究，我们建立了在聚合物BCP中开发定制网络结构的方法。它将成为在纳米技术应用中制作具有不同性能的聚合物bcp的平台。”
更多信息:Hojun Lee等人，嵌段共聚物中热动力稳定管道工的噩梦结构，Science(2024)。DOI: 10.1126 / science.adh0483
Alisyn J. Nedoma，创造“水管工的噩梦”，科学(2024)。DOI: 10.1126 / science.adn0168
浦项科技大学提供
引用本文:科学家通过聚合物链端修饰解决了长期存在的嵌段共聚物研究难题(2024,1月22日)，检索于2024年1月22日https://phys.org/news/2024-01-scientists-block-copolymer-conundrum-polymer.html
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