Химики из Австралии, Франции и Швейцарии научились контролировать распределение масс полимеров, не жертвуя при этом точностью в последовательности мономеров. Оказалось, что на радикальную полимеризацию можно влиять, добавляя в смесь кислоту или основание. Так, при добавлении кислоты дисперсность целевого полимера уменьшается, а при добавлении основания — увеличивается. Химикам удалось получить декаблок-сополимер, изменяя его дисперсность в нужную сторону на каждой из десяти стадий синтеза.

Исследование опубликовано в Nature Chemistry.

Природные полимеры, такие как ДНК или белки, синтезируются в клетках и содержат точно выверенную последовательность мономеров. Чтобы достигнуть такой же точности при синтезе в лаборатории, были разработаны разные методы полимеризации.

Например, радикальная полимеризация с обратимой передачей цепи (RAFT), при которой в реакционную смесь добавляют RAFT-агент. Он может обратимо переводить растущие полимерные цепи в неактивное (спящее) состояние. Спящие цепи могут передавать RAFT-агент другим цепям, продолжая свой рост. Таким образом повторяющиеся стадии сна, оживления и роста цепей обеспечивают равномерное увеличение макромолекул.

Другой фактор, который нужно учитывать в синтезе полимерных материалов — разброс полученных цепей по их массам. Чтобы характеризовать разброс масс, используют индекс дисперсности. В случае, если бы удалось получить полимер, состоящий из одинаковых по массе цепей, индекс бы равнялся единице, но обычно он находится в промежутке от единицы до двойки. При этом механические свойства материала зависят от его дисперсности.

В случае блок-сополимеров, которые содержат несколько последовательно идущих цепей из разных мономеров, важно контролировать и последовательность присоединения звеньев цепи, и распределение полученных полимеров по массе. Однако достичь одновременного контроля и того, и другого, до сих пор не удавалось.

Химики под руководством Афины Анастасаки (Athina Anastasaki) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха решили попробовать контролировать и дисперсность, и последовательность звеньев в цепи с помощью кислотности среды.