Onderzoekers hebben een ongewoon materiaal gemaakt dat bestaat uit een complexe wirwar van ingewikkeld verweven buisjes. Op zichzelf is het materiaal niet echt bruikbaar, maar de techniek waarmee het gemaakt wordt, is dat misschien wel.

Het is onderzoekers gelukt om met nanometers grote, met elkaar vervlochten bundels van polymeermoleculen een materiaal te maken dat bekendstaat als loodgietersnachtmerrie. Hoewel het materiaal zelf niet bijzonder bruikbaar is, is de techniek die nodig is om het te maken dat mogelijk wel. Daarmee kunnen we misschien andere materialen produceren die lastig zijn om te maken.

Loodgietersnachtmerrie bestaat uit een patroon van zes kruisende bundels van polymeren, de sliert-achtige moleculen waaruit plastics bestaan. Dat betekent dat elk stukje van dit materiaal veel bundels bevat die op ingewikkelde manieren met elkaar kruisen of verbonden zijn.

Chemicus Sijbren Otto wil in het lab leven maken uit dode chemische soep, en is al aardig op weg
LEES OOK

Chemicus Sijbren Otto wil in het lab leven maken uit dode chemische soep, en is al aardig op weg

Chemicus Sijbren Otto is met een mirakelstuk bezig: hij probeert in zijn Groningse lab leven te kweken uit een levenloze, chemische soep. Onlangs ontv ...

De eerste theorieën over manieren om dit materiaal te maken ontstonden twintig jaar geleden. Tot nu toe hebben wetenschappers het gemaakt van zeepachtige moleculen in water, maar nog nooit eerder van een vast materiaal.

Plastic

Chemisch technoloog Moon Jeong Park van de Pohang-universiteit van Wetenschap en Technologie in Zuid-Korea en haar collega’s hebben een manier gevonden om het mengen van polymeren beter te kunnen beheersen. Met deze methode konden ze de polymeren laten uitgroeien tot bundels in het patroon van de loodgietersnachtmerrie. Het onderzoek verscheen recent in het wetenschappelijke tijdschrift Science.

De onderzoekers begonnen met veel lange, ketenvormige moleculen van de polymeren polystyreen en polyethyleenoxide. Vervolgens pasten ze de uiteindes van elke polymeerketen aan, zodat de ketens op nieuwe manieren aan elkaar konden koppelen. Zo maakten ze samen vormen die van nature niet voorkomen. Sommige van deze vormen bleken de loodgietersnachtmerrie te zijn.

Loodgietersnachtmerrie bestaat uit een ingewikkelde wirwar van polymeerbundels. Beeld: H. Lee et al (2024).

Nieuw recept

Loodgietersnachtmerrie is nog nooit eerder gemaakt met een experiment met polymeren. Alle structuren die op een vergelijkbare manier met zichzelf vervlochten zijn, komen zelden voor in het lab, zegt chemisch technoloog Glenn Fredrickson van de Universiteit van Californië in de Verenigde Staten, die niet betrokken was bij het onderzoek. Nu het team het recept gevonden heeft om ze te maken, kunnen we andere zeldzame en onverwachte of nieuwe polymeerstructuren ontdekken door verschillende ingrediënten uit te proberen, zegt hij.

Natuurkundige An-Chang Shi van de McMaster-universiteit in Canada, ook niet betrokken bij het onderzoek, denkt dat de methode van het team niet alleen nuttig is bij het maken van structuren die zo met elkaar verweven zijn dat ze loodgieters nachtmerries geven. Het is een nieuwe methode die synthetisch scheikundigen kunnen gebruiken om zachte polymeren te maken met iedere mogelijke structuur. Ze kunnen bijvoorbeeld microreactoren maken vol met kleine hokjes waarin verschillende chemische reacties kunnen plaatsvinden, of nieuwe omhulsels voor medicijnen, zegt hij.