Нагревание меняет цвет полимера за секунды. Нанотехнологии.

Исследователи из Китая, Нидерландов и Великобритании получили полидиацетиленовый полимер, который за одну секунду обратимо меняет окраску как при нагревании, так и при охлаждении.

Термохромные полимеры могут использоваться в самых широких областях от биологических сенсоров до интеллектуальных окон. К сожалению, нерегулярное строение и слабые межмолекулярные взаимодействия в известных термохромных полимерах приводят к тому, что эти материалы работают в узком интервале температур, меняют окраску в течение длительного времени, в ряде случаев делая это не совсем обратимо.

На фото пептидные линкеры устойчивы, а вот сопряженные связи в алкильной цепи подвергаются обратимому конформационному переходу. 

Исследователи из Женжона Шао (Zhengzhong Shao) из Университета Фудан (Китай) сообщают, что введение в полимер пептидных боковых цепей позволяет получить прочные волокна, демонстрирующие исключительно быстрое изменение окраски включая температуры до 200°C. Критической температурой перехода можно управлять, варьируя длину алкильных цепей в полимереr.

Пептиды не только стабилизируют диацетиленовый полимер, но также способствует тому, чтобы материал самоорганизовался в протяженные волокна. Нагревание нарушает копланарность полимера, заставляя боковые цепи полидиацетилена двигаться быстрее, в результате чего изменение степени сопряжения полидиацетиленовой структуры изменяет длину волны света, который может быть поглощен полимером, меняя таким образом цвет полимера. Наличие пептидных фрагментов позволяет локализовать разрыхление системы сопряжения, а также играет роль стабилизирующего агента, который при удалении нагревания восстанавливает исходную форму и, следовательно, систему сопряжения полимера, и первоначальный цвет. Такой процесс изменения цвета может повторяться неоднократно – пока пептидные фрагменты не разрушатся.

Как заявляет Шао, колориметрический отклик нового материала сохраняет стабильные значения в течение сотни или более циклов нагрев-охлаждение. Тем не менее, при нагревании нового полимера выше 200°C пептидные фрагменты материала необратимо разрушаются, и его термохромные свойства исчезают.

В настоящее время исследователи работают над тонкой настройкой температуры, при которой происходит изменение цвета. Специалист по химии полимеров Дмитрий Паращук (Dmitriy Paraschuk) из МГУ соглашается, что именно такое направление работы должно являться первоочередной задачей, поскольку если использовать новый материал для биосенсоров, температура его цветового перехода должна быть близка к температуре тела человека.