Tο πρώτο «δισδιάστατο πολυμερές» μοιάζει με μοριακό χαλί

Το δυσδιάστατο πολυμερές σε εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης. Κάθε φωτεινή κουκκίδα αντιστοιχεί σε ένα μόριο μονομερούς (Πηγή: Empa / ETH Zürich) 

Όλα τα πλαστικά που γνωρίζουμε σήμερα σχηματίζονται από την ένωση πολλών ίδιων μορίων έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα γραμμικό μόριο που μοιάζει με αλυσίδα. Τώρα, όμως, Ελβετοί ερευνητές αναφέρουν ότι δημιούργησαν το πρώτο πολυμερές που απλώνεται σε δύο διαστάσεις και σχηματίζει ένα πλέγμα σαν μοριακό χαλί.

Το νέο υλικό παρουσιάζεται στην επιθεώρηση Nature Chemistry από ερευνητές του Ομοσπονδιακού Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Λωζάνης, γνωστού ως ETH Zürich.

Στο ίδιο ινστιτούτο εργαζόταν ο Χέρμαν Στάουντινγκερ, ο χημικός που ανακάλυψε το 1920 τα πολυμερή υλικά, γνωστά σήμερα ως πλαστικά. Αν και οι έρευνές του αντιμετωπίστηκαν αρχικά με σκεπτικισμό, ο Στάουντινγκερ βραβεύτηκε για την ανακάλυψή του με το Νόμπελ Χημείας του 1953.

Τα πολυμερή σχηματίζονται από όταν μικρά μόρια που ονομάζονται μονομερή ενώνονται το ένα πάνω στο άλλο όπως οι κρίκοι μιας αλυσίδας (ένθετη αριστερά με μπλε χρώμα). Όλα τα σημερινά συνθετικά πολυμερή είναι μονοδιάστατα, αφού οι αλυσίδες των μορίων τους έχουν αμελητέο πάχος και πλάτος.

Οι ερευνητές του ETH Zürich ήθελαν να εξετάσουν το κατά πόσο είναι δυνατή η συνένωση μονομερών έτσι ώστε να σχηματίζουν ένα επίπεδο πλέγμα με περιοδική (ομοιόμορφη) δομή. Για να γίνει αυτό, τα μονομερή πρέπει να συνδέονται με τρεις ή περισσότερους ομοιοπολικούς δεσμούς (ένθετη αριστερά με πορτοκαλί χρώμα).

Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές δημιούργησαν ενιαίους κρυστάλλους από ειδικά, φωτοευαίσθητα οργανικά μονομερή. Όταν εκτέθηκαν σε φως με μήκος κύματος 470 νανομέτρων, τα μονομερή πολυμερίστηκαν σε όλες τις διαστάσεις, σχημάτισαν δηλαδή ένα τρισδιάστατο πολυμερές.

Βράζοντας τους κρυστάλλους μέσα σε έναν ειδικό διαλύτη, οι ερευνητές ανάγκασαν τα επιμέρους στρώματα του κρυστάλλου να διαχωριστούν -κάθε στρώμα αντιστοιχεί σε ένα δισδιάστατο μόριο πολυμερούς.

Παραμένει άγνωστο αν αυτού του είδους τα δισδιάστατα μόρια θα βρουν τόσο ευρείες πρακτικές εφαρμογές όπως τα πλαστικά που βρίσκουμε παντού γύρου μας.

Οι ερευνητές ελπίζουν πάντως ότι, ανοίγοντας τρύπες συγκεκριμένων διαστάσεων πάνω σε αυτά τα πλαστικά φύλλα, θα μπορέσουν να δημιουργήσουν φίλτρα για την απομόνωση μικρών μορίων με συγκεκριμένες διαστάσεις.

Πηγή: Newsroom ΔΟΛ