بوليمرات ذات عمود فقري معدني – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Polymers with a metal backbone
( by Wiley – بواسطة وايلي^[1] )

ملخص المقالة:

تمكن فريق بحث صيني من تصنيع بوليمر له عمود فقري معدني موصل ومستقر حرارياً وله خصائص إلكترونية ضوئية مثيرة للاهتمام. وقد أظهر هذا البوليمر امتصاصًا قويًا للضوء يعتمد على الطول مع فجوات ضيقة في النطاق، وهو أمر واعد للأجهزة الإلكترونية الضوئية وأشباه الموصلات. ويمكن أيضًا توسيع الاستراتيجية التركيبية الجديدة لتشمل معادن انتقالية أخرى مثل النحاس والكوبالت.

( المقالة )

حتى الآن، كان الأمر واضحًا: يمكنك الحصول على معدن أو بلاستيك، ولكن ليس كلاهما في آن واحد.

ومع ذلك، لا يجب أن تبقى الأمور على هذا النحو. ففي مجلة “الكيمياء التطبيقية”^[2] (Angewandte Chemie)، أبلغ فريق بحث صيني الآن عن بوليمر له عمود فقري معدني موصل ومستقر حرارياً وله خصائص إلكترونية ضوئية مثيرة للاهتمام.

وبسبب الهياكل الإلكترونية المختلفة للذرات المعدنية وغير المعدنية، من الصعب إضفاء خصائص المعادن، مثل الموصلية الحرارية والكهربائية العالية، على البوليمرات. ويمكن أن تجمع البوليمرات ذات العمود الفقري المعدني بين مزايا كلا النوعين من المواد وتفتح الطريق للمواد ذات الوظائف الجديدة.

وتكمن المشكلة في الروابط الضعيفة بين ذرات المعدن، والتي لا يمكنها تثبيت العمود الفقري للبوليمر بنفس القدر مثل الذرات اللافلزية للبوليمرات التقليدية. وقد نجح فريق بقيادة الدكتور غووي وانغ والبروفيسور هويشينغ بينغ الآن في تصنيع بوليمر مستقر له عمود فقري مصنوع من ذرات النيكل.

واستخدم الفريق في جامعة “فودان” وجامعة شرق الصين للعلوم والتكنولوجيا (شنغهاي، الصين) جزيئًا على شكل كأس الزهرة الداخلي (كاليكسارين)^[3] مع أربعة مواقع ربط كـ “سقالة” للبوليمر المعدني. وربطوا أربع سلاسل بولي (أمينوبيريدين) بالكاليكسارين، والتي تجمع السلاسل الأربعة وتحاذيها بشكل متوازٍ. ويمكن إجراء توليف السلاسل خطوة بخطوة من لبنات بناء فردية أو يمكن ربط عدة كتل أكبر معًا.

وباستخدام إجراء اصطناعي تكراري يتم فيه ربط المجموعات الواقية وأغطية النهاية ثم إزالتها، يستطيع الفريق إنتاج سلاسل متساوية الطول. ثم يقومون بعملية المعدنة. ويمكن لذرات النيتروجين في جزيئات السلسلة أن تربط النيكل. وتتطابق المسافة بينهما تمامًا مع مسافة الروابط المعدنية-المعدنية، مما يتسبب في ارتباط ذرات النيكل ببعضها البعض في خط واحد.

وتلتف سلاسل بولي (أمينوبيريدين) الأربعة حول سلسلة النيكل في شكل حلزون، كما يتضح من تحليل بنية الأشعة السينية، وتقوم بتثبيتها. وبذلك تمكن الفريق من تصنيع بوليمرات ذات عمود فقري من النيكل وطول متحكم فيه بدقة. وأنتجوا نسخًا تحتوي على ثلاث إلى 21 ذرة نيكل. ومن المثير للاهتمام أن المسافة بين ذرات النيكل تتناقص مع زيادة طول السلسلة، مما يقوي روابط النيكل-النيكل.

وقد توصل المواد الجديدة الكهرباء، وتكون مستقرة حرارياً، ويمكن معالجتها في محلول. وأظهرت (المواد) امتصاصًا قويًا للضوء يعتمد على الطول مع فجوات ضيقة في النطاق، وهو أمر واعد للأجهزة الإلكترونية الضوئية وأشباه الموصلات. ويمكن أيضًا توسيع الاستراتيجية التركيبية الجديدة لتشمل معادن انتقالية أخرى مثل النحاس والكوبالت.

*تمت النرجمة بتصرف

المصدر:

Polymers with a metal backbone (phys.org)

لمزيد من المعلومات: كيوين زينغ وآخرون، Metal‐Backboned Polymers with Well‐Defined Lengths, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202216060

الهوامش:

[1] شركة جون وايلي وابناؤه (John Wiley & Sons, Inc.)، المعروفة باسم وايلي (Wiley)، هي شركة نشر أمريكية متعددة الجنسيات تأسست عام 1807 وتركز على النشر الأكاديمي والمواد التعليمية. تنتج الشركة الكتب والمجلات والموسوعات المطبوعة والإلكترونية، بالإضافة إلى المنتجات والخدمات عبر الإنترنت والمواد التدريبية والمواد التعليمية للطلاب الجامعيين والخريجين والتعليم المستمر. ويكيبيديا.

[2] “الكيمياء التطبيقية” (Angewandte Chemie) هي مجلة علمية أسبوعية تتم مراجعتها من قبل الأقران ويتم نشرها بواسطة وايلي – مطبعة الكيمياء (Wiley-VCH) نيابة عن الجمعية الكيميائية الألمانية (Gesellschaft Deutscher Chemiker) [وايلي – مطبعة الكيمياء هو ناشر ألماني مملوك لشركة “جون وايلي وأبناؤه” تأسست في عام 1921 باسم Verlag Chemie (بمعنى “مطبعة الكيمياء”: VCH تعني Verlag Chemie) من قبل جمعيتين ألمانيتين علميتين]. تتضمن تنسيقات النشر مراجعات بطول الميزات، وإبرازات قصيرة، واتصالات بحثية، ومراجعات مصغرة، ومقالات، ومراجعات كتب، ومراجعات اجتماعات، ومراسلات، وتصحيحات، ونعي. تحتوي هذه المجلة على مقالات مراجعة تغطي جميع جوانب الكيمياء. ويكيبديا.

[3] الكاليكسارين مشتق من الكاليكس اليوناني أو الكأس لأن هذا النوع من الجزيء يشبه المزهرية (أو الكأس) ومن كلمة أرين التي تشير إلى لبنة البناء العطرية، وهو عبارة عن دورة كبيرة أو أوليغومر دوري [في الكيمياء والكيمياء الحيوية، أوليغومر هو جزيء يتكون من بضع وحدات متكررة يمكن اشتقاقها، فعليًا أو مفاهيميًا، من جزيئات أصغر، مونومرات. يتكون الاسم من العناصر اليونانية oligo- ، “بضعة” و -mer ، “أجزاء”] يعتمد على الفينولات المرتبطة بالميثيلين. ويكيبيديا.