Химики впервые создали упорядоченные двухмерные полимеры

Учёные заставили звенья вещества уложиться в плоский ковёр молекулярной толщины. Авторы изобретения сравнивают его с открытием графена, но новые соединения – куда более сложные. К тому же их строение можно корректировать в широких пределах.

В обычных полимерах структурные единицы повторяются в виде линейной цепи (вверху), а в новых – заполняют плоскость регулярной мозаикой (внизу) (фото Schlüter Research Group / ETH Zurich).

Специалисты швейцарских федерального технологического института (ETH Zürich) и лаборатории материаловедения и технологии (EMPA) разработали и испытали новую методику полимеризации. В ней исходные мономерные звенья представляют собой фигурные плитки нанометрового масштаба и укладываются в плоский и, что важно, периодический узор.

Полученные швейцарцами вещества обладают огромной степенью полимеризации. На снимке с просвечивающего электронного микроскопа показан фрагмент молекулярного ковра. Каждое светлое пятно – единичная плитка-мономер (фото Empa / ETH Zürich).

Путём подбора тех или иных исходных молекул с новой технологией можно создавать плоские полимеры с заданным расположением атомов. Интересно, что в таких материалах присутствуют отверстия нанометрового масштаба. Потому новый тип веществ представляет собой прекрасное молекулярное сито, которое может быть очень избирательным.

Более того, после синтеза такого полимера его ещё можно дополнительно модифицировать. Например, как сообщают авторы исследования, при помощи химических реакций из плоскости можно вырезать бензольные кольца с отдельными эфирными группами. Таким путём можно получать «мономолекулярные» сита с желаемым размером пор, уверены швейцарские новаторы.

(Подробности работы можно найти в статье в Nature Chemistry.)