Pesquisadores da POSTECH criaram com sucesso a complexa estrutura do “pesadelo do encanador” em copolímeros em bloco, uma conquista inovadora que abre caminho para novas aplicações em nanotecnologia e ciência de materiais. Esta descoberta demonstra o potencial para a elaboração de diversas nanoestruturas poliméricas com propriedades personalizadas. (Conceito do artista). Crédito: SciTechDaily
A estrutura do pesadelo do encanador apresenta-se como um conjunto onde todas as saídas parecem convergir para dentro – o pesadelo do encanador, mas uma singularidade antecipada para os pesquisadores, sugerindo traços distintivos divergentes dos materiais tradicionais. No entanto, esta intrincada configuração foi considerada inatingível, beirando o reino do impossível.
Recentemente, uma equipa de investigação da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) descobriu pistas de fins minúsculos negligenciados, transformando este sonho em realidade. A prestigiada revista internacional Ciência não apenas publicou esta pesquisa, mas também a destacou como um artigo, despertando considerável interesse nos círculos acadêmicos.
Avanço na pesquisa de nanoestruturas
O professor Moon Jeong Park e o candidato a doutorado Hojun Lee, do Departamento de Química da POSTECH, deram vida a nanoestruturas de copolímeros em bloco (doravante BCPs), que anteriormente eram apenas imaginadas. Este estudo foi publicado recentemente na revista Ciência.
BCPs representam polímeros construídos ligando blocos de um monômero a blocos de outro. Capaz de automontagem, o artesanato do BCP é diversificado nanoescala estruturas, encontrando aplicações generalizadas em campos que abrangem semicondutores e medicina. Estudos recentes têm explorado vigorosamente comparações em propriedades ópticas e mecânicas baseadas na estrutura do BCP. No entanto, à medida que as estruturas se tornam mais complexas, a sua estabilidade termodinâmica diminui, colocando desafios consideráveis na sua produção.
Visualização de nanoestruturas realizadas usando BCPs funcionalizados di-end. Crédito: POSTECH
O pesadelo do encanador realizado
Entre essas estruturas, o pesadelo do encanador, exibindo empacotamento medial das extremidades da cadeia polimérica, destaca-se como uma formação imensamente complexa e distinta. Embora os exemplos reais de sua manifestação estivessem ausentes, levantou-se a hipótese de possuir características ópticas e mecânicas únicas devido à sua estrutura de canal distinta, diferenciando-o de outras nanoestruturas.
Nesta pesquisa inovadora, a equipe desafiou as expectativas ao transformar o impossível em possível. Embora a maioria das pesquisas tenha se concentrado nas principais cadeias poliméricas que constituem os BCPs, os pesquisadores mudam seu foco para as extremidades das cadeias imperceptíveis, menos de um por cento. Eles criaram BCPs funcionalizados di-end, ligando diferentes moléculas a cada extremidade da cadeia polimérica. Consequentemente, as extremidades da cadeia de polímero exibiram atração mútua robusta, fazendo com que todas as caudas de polímero se aglutinassem para dentro, marcando a realização bem-sucedida da equipe da estrutura de pesadelo do encanador, a primeira conquista do mundo.
Expandindo o domínio das estruturas BCP
Além disso, a equipe produziu com sucesso uma série de estruturas BCP que até então permaneciam enigmáticas, incluindo estruturas giroides e de diamante. Esta realização na materialização de estruturas do PCN anteriormente confinadas aos domínios da imaginação e da teoria constitui um feito significativo.
É digno de nota que a importância deste estudo reside na conclusão de que estruturas complexas podem ser realizadas de forma estável quando existem forças potentes nas extremidades, apesar dos diversos ajustes feitos na composição do polímero BCP e nas propriedades químicas da cadeia principal. Isto sugere a aplicabilidade universal e adaptabilidade desta pesquisa para estudos futuros focados no desenvolvimento de diversas nanoestruturas poliméricas de estrutura composta.
A professora Alisyn J. Nedoma, da Universidade de Sheffield, especialista na área de BCP, comentou no Ciência comentário, “Ele estabelece as bases para o projeto de novas nanoestruturas BCP”, avaliando o potencial custo-benefício na criação de nanoestruturas com as características desejadas.
O líder do estudo, Professor Moon Jeong Park, explicou: “Esta pesquisa nos permitiu estabelecer um método para desenvolver estruturas de rede personalizadas no polímero BCP. Servirá como uma plataforma para a elaboração de BCPs de polímeros com diversas propriedades em aplicações de nanotecnologia.”
Referência: “Estruturas de pesadelo de encanadores termodinamicamente estáveis em copolímeros de bloco” por Hojun Lee, Sangwoo Kwon, Jaemin Min, Seon-Mi Jin, Jun Ho Hwang, Eunji Lee, Won Bo Lee e Moon Jeong Park, 4 de janeiro de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adh0483
Este trabalho foi conduzido com o apoio dos seguintes programas da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia: Programa de Pesquisador em Meio de Carreira, Programa de Descoberta de Materiais Criativos e Programa do Centro de Pesquisa Científica.
