Nanoszerkezetû intelligens amfifil kotérhálók és gélek
Iván Béla
MTA Kémiai Kutatóközpont, Kémiai Intézet Polimer Kémiai és Anyagtudományi Osztály
Az amfifil kotérhálók olyan térhálós polimerek, amelyekben egymással nem elegyedô hidrofil és hidrofób makromolekulák kapcsolódnak össze kovalens kötésekkel. Ezek az anyagok sajátos módon mind hidrofób, mind hidrofil oldószerekben duzzadnak. Az ilyen új anyagok csak a legutóbbi évtizedben váltak elérhetôvé, elsôsorban a polimer kémia területén az utóbbi években bekövetkezett rendkívül intenzív fejlôdés következtében. Ennek a fejlôdésnek az eredményeképpen olyan jól definiált szerkezettel rendelkezô funkciós polimerek nyerhetôk, amelyek kiindulási anyagul szolgálhatnak eddig nem létezô teljesen új anyagok elôállításához.
Tekintettel az amfifil polimer kotérhálók összetevôinek összeférhetetlenségére, többnyire csak speciális körülmények, illetve reakcióutak vezetnek sikeresen kotérhálók elôállításához. Az elôadás elsô részében ezeknek az eljárásoknak és a kotérhálók szintézise általános feletételeinek az összefoglalására kerül sor.
A polimer kotérhálók szerkezetének és tulajdonságainak a felderítése csak az utóbbi idôben indult meg. Az eddig elvégzett szerkezeti vizsgálatok (TEM, AFM, SAXS, SANS, szilárd test NMR) eredményei arra utalnak, hogy az amfifil kotérhálók speciális fázisszeparált doménekbôl állnak, és ezeknek az átlagos mérete általában az 1-20 nm tartományba esik. Bizonyos összetétel-tartományban az összetevôk fázisai egymásba ágyazott, de összefüggô nanofázisokat alkotnak. Duzzasztott kotérhálók pozitron annihilációs spektroszkópiai vizsgálata is alátámasztja a kiterjedten egymáshoz kapcsolódó azonos nanofázisokból álló szerkezetet.
Legutóbbi kutatásaink olyan új amfifil kotérhálók kifejlesztését eredményezték, amelyek gyors pH-függô duzzadásra, illetve vízvesztésre képesek, azaz ún. "intelligens" anyagként viselkednek. A világon elsôként sikerült ugyanis polimetakrilsav-l-poliizobutilén (PMAA-l-PIB) kotérhálókat (l = linked) elôállítanunk, amelyek esetén a duzzadási fok jelentôsen nô a pH növelésére, illetve reverzibilis folyadékvesztés történik a pH csökkentésére. Duzzasztott állapotban egy másik amfifil kotérháló, a poli(N,N-dimetilaminoetil-metakrilát)-l-poliizobutilén (PDMAEMA-l-PIB) pedig a hômérséklet változására képes olyan átalakulásra, amely következtében egy bizonyos hômérséklet felett a fényt csak igen korlátozott mértékben ereszti át. A hômérséklet csökkentése egy kritkus érték alá pedig újra átlátszó anyagot eredményez. Érdekes megjegyezni, hogy a PDMAEMA hidrogél nem mutat permanens fényáteresztô képesség változást, ez a jelenség csak a kotérháló esetén tapasztalható. Ez feltehetôen a kotérhálók különös nanoszerkezetével hozható összefüggésbe. Mindkét esetben a külsô hatásra bekövetkezô változás sokszor ismételhetô, és a változás intenzitása azonos hatásra mindig ugyanakkora. Az ilyen, a szakirodalomban "intelligens"-nek (smart, responsive) nevezett anyagok iránt az utóbbi idôben jelentôsen megnôtt az érdeklôdés mind az alapkutatások, mind pedig az ipar területén.
Szemelvények a magyarországi kémia kiemelkedõ eredményeibõl