可剛可柔 新光控聚合物能轉換特性

美國麻省理工學院研究人員18日在《自然》雜誌上發表研究論文稱，他們開發出一種新型聚合物，能夠在不同波長光線照射下改變其結構，在剛性和柔性兩種狀態間轉換。

聚合物的許多特性，如硬度和膨脹能力，都受其拓撲結構，即材料組成部分的排列方式的控制。通常，材料一旦形成，其拓撲結構就不能可逆地改變。而此次麻省理工學院化學教授傑里邁亞·約翰遜帶領研究小組卻創建出一種可在兩種不同拓撲狀態間可逆轉換的材料。

約翰遜幾年前曾和同事一起開發出一種新材料製備技術，將附著在配體上的聚合物與鈀原子結合，形成剛性籠狀簇，然後通過柔性聚合物將這些籠狀結構連接在一起，最終形成被稱為「polyMOCs」的新型聚合物。在新研究中，研究小組利用同樣方法，設計出結構可在兩個不同大小籠狀簇（一個含有24個鈀原子和48個配體分子，另一個含有3個鈀原子和6個配體分子）間可逆轉換的材料。而實現可逆轉換的關鍵，則是被納入到配體中的名為DTE的光敏分子。當DTE暴露在紫外線下時，它在配體中呈環狀，這會增加配體上的氮分子與鈀鍵合的角度，形成大的團簇；而當DTE暴露在綠色光下時，原本的環會被破壞，氮與鈀鍵合的角度變小，進而重新形成較小的團簇。這個轉換過程大約需要5個小時。但在逆轉換時，每次都會有小部分聚合物不能轉換。研究人員稱他們一共可完成7次逆轉換。

研究人員發現，當材料結構處於大簇狀態時，它是剛性的；而處於小簇狀態時，則會變得十分柔軟，在加熱時甚至可以流動，這意味著其可以被切割，並會在溫和加熱後自愈。

該研究中使用的聚合物是聚乙二醇（PEG），但研究人員稱，這種方法可以用於任何種類的聚合物。對於新材料的應用前景，研究人員表示樂觀。約翰遜認為，新材料的自愈特性可使其作為外部塗層，幫助產品延長使用壽命；拓撲結構轉換能力則有可能讓其在藥物遞送方面一顯身手，為可逆的藥物輸送提供新方法。

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