پلیمر دو بعدی کشف جدید محققان شیمی

پلیمر ماده ای متشکل از مولکولهای بسیار بزرگ یا ماکرومولکول ها می باشد که از بسیاری از زیر واحد های تکرار شونده تشکیل شده و به دلیل دارا بودن طیف گسترده ای از خواص نقش اساسی و همه گیری در زندگی روز مره ما دارند.

پلیمرها نظیر پلاستیک و منسوجات مصنوعی، کالاهای فنی مفیدی هستند که باعث انقلاب در صنایع و زندگی روزمره شده‌اند و اخیرا محققین ارتش آمریکا موفق به ساخت پلیمر دو بعدی با نام گرافامید شده اند. پلیمرهای دو بعدی یک ماکرو مولکول ورق مانندی هستند که از واحدهای تکرار شونده جانبی متصل شده با گروههای انتهایی در امتداد لبه ها تشکیل شده اند.

پلیمر دو بعدی کشف جدید محققان شیمی

دکتر اریک وتزل مدیر حوزه تحقیقات ارتش آمریکا بیان کرد که تحقیقات و شبیه سازی روی ساخت پلیمرهای دو بعدی به مدت 10 سال به طول انجامید و اخیرا به موفقیت های چشمگیری در این حوزه دست یافتیم . پلیمرهای دو بعدی ، نمایانگر کلاس جدید و نسبتاً کشف نشده ای از مواد با پتانسیل فوق العاده هستند.

بنابر گفته دکتر وتزل ،  پلیمرهای 2 بعدی یک الگوی متقارن بسیار تکرار شونده شبیه “chicken wire” دارند که دسترسی به پیشرفت های ساختاری بیشتری را در مقایسه با پلیمرهای خطی یک بعدی مانند Kevlar فراهم می کند.

محققان ارتش برای سنجش پتانسیل کامل این مواد و با هدف اختراع جایگزینی برتر برای الیاف معمولی برای کاربردهایی مانند زره پوش و لباس های مقاوم در برابر آتش ، شروع به طراحی پلیمرهای دو بعدی کردند و به نتایج مطلوبی دست یافتند.

برای پیشبرد اهداف در این پروژه بزرگ و کاربردی فردی به نام پروفسور استیو لوستیک که دارای سابقه درخشانی در حوزه پلیمرهای دو بعدی بود به پروژه اضافه شد. وی فردی بود که برای اولین بار ایده ی پلیمرهای دو بعدی را بیان کرده بود و علاوه بر تخصص خود در زمینه محاسبات تحقیقات صنعتی ، آزمایشاتی را در زمینه سنتز شیمیایی ، پردازش پلیمر ، خصوصیات مواد پلیمری و میکروسکوپ نیروی اتمی نیز انجام داده بود.

دکتر لوستینگ با همکاری دکتر وتزل با استفاده از تکنولوژی های شبیه ساز رایانه ای و آزمایش مقاومت محیطی پلیمرهای 2 بعدی ، میزان تحمل و مقاومت آنها را به طور دقیق اندازه گیری کردند سپس محققان با استفاده از این اطلاعات و شبیه سازی های انجام شده ، پایداری حرارتی پلیمر 1D Kevlar ، پلیمر 2D به نام چارچوب آلی کووالانسی آمید ، معروف به amCOF و پلیمر فرضی 2D را که توسط آزمایشگاه به نام گرافامید طراحی شده بود ، مقایسه کردند.

لوستيگ گفت: “ما يك سري محاسبات مكانيكي كوانتومي بسيار دقيق و سطح بالا به نام پويايي مولكولي را انجام داديم و تغييرات ساختار بين سه مولكول مورد بررسي را مطالعه كرديم. ما با قاطعیت بیان میکنیم که روش ما می تواند یک مولکول شناخته شده مانند Kevlar را به درستی توصیف کند  و می توانیم آن را روی مولکول هایی مانند گرافامید اعمال کنیم و پیش بینی های دقیقی در مورد رفتار و خصوصیات آنها انجام دهیم.