Голландские ученые продемонстрировали необычный механизм катализа химических реакций: катализатор можно переводить из «спящего» состояния в активное при натяжении молекулярного троса. Полимерные системы с добавлением такого вещества проявляют способность к самосшивке при повреждающих их растяжениях.

Идея создания самовосстанавливающихся материалов, которые чувствуют и быстро устраняют механические разломы и разрывы, может быть реализована при помощи нового катализатора, разработанного учеными в Эйндховенском Технологическом Университете (Eindhoven University of Technology, Нидерланды). Речь идет о различных материалах: керамике, металлах, и, в первую очередь, о репарации полимерных систем.

Кроме того, новый каталитический механизм обеспечивает ученым возможность по желанию запускать или останавливать химические реакции. В технологии это свойство окажется полезным, к примеру, при формовании пластиковых изделий, а в научных лабораториях – для контроля химических процессов в микроскопических объемах.

Как работает этот катализатор? В качестве центрального элемента каталитического механизма выступает активный ион металла. Он закрыт двумя молекулярными крышечками – лигандами, связь металла с лигандами делает его не активным.

Вверху на рисунке схематически показана неактивная форма катализатора: в центре находится каталитический ион металла (фиолетовый), слева и справа от него – лиганды с молекулярными тросами, связанными со структурой материала. В нижней части рисунка: при механическом разрыве в материале лиганд отрывается от иона металла, делая его активным для катализа химических реакций, например, полимеризации.

Поскольку связь иона металла с лигандами относительно слабая, так как она не является ковалентой в отличие от связей лиганд-молекулярный трос-материал, то при возникновении механических напряжений лиганды в первую очередь отдаляются от иона металла. Это делает ионы металла активными и способными катализировать химические реакции, в том числе восстанавливать разрушенные химические связи в материале.

Мария Костюкова