Ameerika Duke-i Ülikooli Teadlaste töörühm avastas molekulaarse kangiefekti: osad atomaarsete sidemete tüübid võivad mõjuda molekulreaktsioonidele kuni tuhandekordse kiirendinda. Nimetatud molekulaarsete jõuõlgade abil saab juhtida aatomite vahelist keemilist ja mehaanilist reaktiivsust, mis tähendab ühtlasi uute ja põnevate materjalide modelleerimise algust.
„Tahame valmistada parema mehaanilise pingetaluvusega materjale. Selle tarbeks arendame molekulaarreaktsioone, mida on võimalik välise jõu abil mõjutada,“ kommenteeris tööd Duke-i Ülikooli teadlane ning töörühma juht Steve Craig.
Hiljutistes eskperimentides leidis Craigi töörühm, et polünorborneen (polynorborene, loe siit) põhistruktuuriga molekulid võivad avada molekulisiseseid tsüklostruktuure kuni tuhat korda kiiremini kui sarnaseid struktuure avavad polübutadieenid. 23. detsembril teadusajakirjas Nature Chemistry avaldatud tulemused näitasid , et väikesed muutused molekuli polünorborneenstruktuuris võimaldasid moduleerida mehaaniliselt katalüüsitud reaktsioonide kiirust.
Materjalide mehaaniline kulumine tõmmete, survete, sisepingete ja muude jõudude toimel on intuitiivne. Nende jõududega materjali eluea pikendamine on aga uudne lähenemine. „Saame põhjustada reaktsioone, mis teevad materjali tugevamaks ning suunata jõud sinna, kus need teevad kasulikku tööd,“ ütles Craig. Taolisi uue põlvkonna materjale saaks kasutada näiteks komposiitides ja lennukikerede ning biomehaanilistele implantaatidele valmistamisel.
Eksperimendis tekitati kahes atomaarses sihtpolümeeris mehaanilisi pingeid mikroelektromehaanilise pintsetiga. Töörühm üllatus, kui avastasid, et polünorboreenstruktuuriga molekulis erinesid deformeerivast jõust indutseeritud reaktsioonikiirused puhta molekuliga võrreldes kolme suurusjärgu võrra. Seega võib polünorboreeni struktuur tegelikult reaktsioone kiirendada.
Craig ütles, et reageerivale molekulaargrupile tehatavad muudatused võivad omada väiksemat mõju kui muudatused rekatsioonitsentri lähedastele mittereaktiivsetele molekulidele, näiteks nendele, mis sisalduvad polünorborneeni põhistruktuuris. Edasises töös kavatsetakse tuvastada teisi sarnaseid lihtsa ehitusega molekulaarseid põhistruktuure, millel oleks naabermolekulidele maksimaalne reaktsioonimõju. Töörühma arvates leidub ilmselt veelgi parema mehaanilise kostega materjale.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply