Накопление микроорганизмов на поверхности является проблемой как для судоходной, так и для биомедицинской промышленности. Некоторые популярные полимерные покрытия, защищающие от загрязнения, подвергаются окислительному разложению в морской воде, что со временем делает их неэффективными. Амфотерный ион (молекулы с отрицательным и положительным зарядом и суммарным зарядом нуля) полимерные покрытия, похожие на ковры с полимерными цепями, привлекли внимание как потенциальные альтернативы, но в настоящее время их необходимо выращивать в инертной среде без воды и воздуха. Это не позволяет наносить их на большие площади.
Группа под руководством Сатьясана Карьяны из Института химических и технических наук A*STAR обнаружила, как получать амфотерные полимерные покрытия в воде, при комнатной температуре и на воздухе, что позволит использовать их в гораздо более широком масштабе.
«Это было открытие по счастливой случайности», — объясняет Яна. Его команда пыталась создать амфотерные полимерные покрытия, используя широко используемый метод, называемый радикальной полимеризацией с переносом атома, когда они поняли, что некоторые реакции не дают желаемого продукта. конец полимерной цепи в качестве лиганда на катализаторе, используемом в реакции. «Потребуется некоторое время и серия экспериментов, чтобы разгадать тайну [того, как он туда попал]», — объясняет Яна.
Кинетические наблюдения, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и другие анализы показывают, что амины инициируют полимеризацию по анионным механизмам. Эти так называемые анионные полимеризации неустойчивы к воде, метанолу или воздуху, но полимеры Яны растут в присутствии всех трех факторов. заставив команду усомниться в своих выводах. Они обратились к компьютерным моделям, чтобы увидеть, что происходит.
«Расчеты по теории функционала плотности подтверждают предложенный механизм анионной полимеризации, — сказал он. — Это первый в истории пример анионной полимеризации мономеров этилена в водной среде в аэробных условиях окружающей среды».
Его команда использовала этот метод для синтеза полимерных покрытий из четырех амфотерных мономеров и ряда анионных инициаторов, некоторые из которых не являются аминами». В будущем мы будем использовать этот метод для создания устойчивых к биофильтрам полимерных слоев на больших поверхностях с использованием методов распыления или пропитки», — говорит Яна. Они также планируют изучить противообрастающие эффекты покрытий в морских и биомедицинских приложениях.
Время публикации: 18 марта 2021 г.