Red de polímeros
Los polímeros en forma de estrella son la clase más simple de polímeros ramificados con una estructura general que consiste en varias (al menos tres) cadenas lineales conectadas a un núcleo central[1] El núcleo, o el centro, del polímero puede ser un átomo, una molécula o una macromolécula; las cadenas, o “brazos”, consisten en cadenas orgánicas de longitud variable. Los polímeros con forma de estrella en los que los brazos son todos equivalentes en longitud y estructura se consideran homogéneos, y los que tienen longitudes y estructuras variables se consideran heterogéneos.
La forma única de los polímeros en forma de estrella y sus propiedades asociadas[2][3][4], como su estructura compacta, su alta densidad de brazos, sus rutas de síntesis eficientes y sus propiedades reológicas únicas, los convierten en herramientas prometedoras para su uso en la administración de fármacos,[5] otras aplicaciones biomédicas,[6] termoplásticos,[7] y nanoelectrónica[8] entre otras aplicaciones[1].
John Schaefgen y Paul Flory informaron por primera vez sobre los polímeros en forma de estrella en 1948, mientras estudiaban los polímeros multicadena; sintetizaron poliamidas en forma de estrella[9] La siguiente publicación importante sobre los polímeros en forma de estrella fue en 1962, a cargo de Maurice Morton et al.[10] Su investigación presentó el primer estudio que demostraba un método para crear polímeros en forma de estrella bien definidos; esta ruta era a través de la polimerización aniónica viva. Desde entonces se han realizado muchos estudios sobre las características, síntesis y aplicaciones de los polímeros en forma de estrella, que siguen siendo un área de estudio activa[1].
Polímeros ramificados
ResumenSe ha establecido que los polímeros en estrella con un gran número de brazos muestran tanto la relajación convencional de la cadena como una relajación más lenta entre cadenas debido a la formación de núcleos duros, lo que se denomina relajación estructural local. Aquí demostramos que esta propiedad única de relajación de las estrellas de múltiples brazos conduce a comportamientos reológicos inusuales. Estudiamos la respuesta de los polímeros fundidos en estrella con varios números de brazos al flujo de cizallamiento de arranque mediante una simulación de dinámica molecular sin equilibrio. Los resultados de la simulación indican que la respuesta a la tensión-deformación de los polímeros fundidos en estrella con varios brazos difiere de la de los polímeros en estrella con un número reducido de brazos, tanto de forma cuantitativa como cualitativa. Mientras que los polímeros fundidos en estrella con múltiples brazos muestran un pico de sobreimpulso en la curva de tensión-deformación tanto a velocidades de cizallamiento relativamente pequeñas como suficientemente grandes, aparecen dos picos de sobreimpulso cuando la fuerza de flujo es comparable al tiempo de relajación de los polímeros en estrella. Este doble rebasamiento de la tensión está ausente en los polímeros lineales y en los polímeros en estrella con un pequeño número de brazos y está evidentemente relacionado con la presencia de la relajación estructural local en los polímeros en estrella con un gran número de brazos. Presentamos un análisis detallado de las propiedades conformacionales y dinámicas de los polímeros en estrella fundidos bajo cizallamiento de arranque para obtener una comprensión molecular de su respuesta a la tensión.
Enlace transversal
El objetivo de la División de Polímeros de la IUPAC y de la División de Nomenclatura Química y Representación Estructural de la IUPAC es mejorar la comunicación entre los científicos y químicos especializados en polímeros y los científicos en general, recomendando nombres y representaciones estructurales de los polímeros que sean inequívocos, estandarizados y universalmente entendidos. A continuación se presenta una guía concisa de nomenclatura de polímeros basada en las recomendaciones oficiales de la IUPAC. Los puntos principales llevan hipervínculos a los documentos fuente. Los colores de los hipervínculos corresponden a los colores de los libros de la IUPAC, es decir, el dorado para el Libro de Oro, el morado para el Libro de Púrpura (polímeros), el azul para el Libro de Azul (química orgánica), etc. Se puede encontrar un tratamiento más detallado en el Libro Púrpura [1]: también está disponible en línea una breve guía de dos páginas [2].
El objetivo principal de la nomenclatura química es identificar las sustancias químicas por sus nombres para que los científicos puedan comunicar información sobre ellas sin necesidad de representar sus estructuras químicas. Este objetivo es especialmente importante en relación con el crecimiento cada vez mayor de las bases de datos electrónicas.
Polímero estrella
La nomenclatura aceptada es que se pasa de copolímeros de “injerto” a copolímeros de “cepillo” cuando la densidad de las cadenas laterales atadas empieza a afectar a la capacidad de la columna vertebral del copolímero para asumir una configuración de bobina aleatoria.
Las arquitecturas moleculares lineales en forma de cepillo son bien conocidas en biología, donde son responsables de varias funciones, como la limpieza mucociliar de las vías respiratorias pulmonares y el rendimiento mecánico del cartílago articular. Como se detalla a continuación, la química de polímeros está dando los primeros pasos para controlar todos los aspectos de la arquitectura molecular, comprender las propiedades distintivas de los cepillos moleculares y cómo las propiedades físicas de una macromolécula se ven afectadas por la composición y la topología.
Uno de los aspectos de la investigación del grupo se centra en la síntesis de macromoléculas con un control avanzado de la arquitectura intramolecular, en particular la síntesis y las propiedades de los cepillos macromoleculares, también llamados copolímeros lineales de cepillo de botella.
La síntesis de polímeros con este tipo de arquitectura molecular compleja mediante ATRP fue inicialmente un reto intelectual y sintético, quizá estimulado posteriormente por las imágenes visuales de macromoléculas individuales sobre superficies adsorbentes,(1) pero ha dado lugar a la preparación de materiales con interesantes propiedades físicas.(2) Los copolímeros en cepillo con cadenas atadas de copolímeros en bloque proporcionan entornos para la química intramolecular, como la formación de nanocables.(3,4)