Alors que les molécules avec une seule cavité ont été largement étudiées en solution, les fonctions d'état de solution des matériaux de polycavité restent insaisissables en raison de leur inaccessibilité synthétique.
Les polymères aromatiques poreux (PAP) sont synthétisés en une seule étape et offrent des cadres de cavité polymère avec une stabilité élevée, qui sont applicables à l'adsorption / séparation des gaz et des molécules uniquement à l'état solide. En raison de leur forte insolubilité dérivée d'agrégation, les PAP non substitués ne peuvent être utilisés dans aucun solvant jusqu'à présent.
Pour déplacer les fonctions des PAP du solide à l'état de la solution, les chercheurs du laboratoire de chimie et les sciences de la vie de Science Tokyo ont étudié la solubilisation des PAP dans l'eau par l'encapsulation par des micelles aromatiques.
Publié dans ChemShinji Aoyama, Lorenzo Catti et Michito Yoshizawa rapportent que les micelles aromatiques, formées à partir d'amphiphiles aromatiques courbés (AA), sont capables de solubiliser les PAP non substitués dans l'eau, avec plus de sept fois d'efficacité par rapport aux micelles d'alkyle conventionnelles.
La solubilisation a été obtenue en utilisant un protocole de réussite de broyage simple. Des analyses détaillées dans les états de solution et solides ont révélé que les produits existent sous forme de particules sphériques avec des diamètres d'environ 100 nm.
Alors que les PAP sont obtenus comme un mélange complexe de différentes tailles de particules pendant la synthèse, le groupe a démontré la séparation de la taille des matériaux aqueux géants à l'aide d'un protocole de filtration centrifugation facile, produisant des produits avec une distribution de taille hautement uniforme. Une taille de particules régulée est considérée comme importante pour les applications potentielles dans les matériaux fonctionnels avancés.
Surtout, les PAP dans les micelles aromatiques ont effectivement incorporé des hydrocarbures (par exemple, le cyclodécane et le toluène) dans l'eau. Par exemple, l'agitation d'un mélange d'un PAP encapsulé à base de pyrène-benzène (PBP) avec du cyclodécane a donné naissance à un matériau à trois composantes, y compris une énorme quantité de molécules de cyclodécane dans les polycaves semi-rigides, montrant une émission de polymère améliorée de 9 fois.
« Outre les hydrocarbures, les colorants organiques fluorescents pourraient également être incorporés dans la polycavité, produisant des matériaux aqueux à trois composants avec des propriétés d'émission rouge et verte. Une analyse fluorescente a indiqué que les colorants incorporés sont présents de manière hautement dispersée, contrairement aux systèmes de monocavité apparentés. Introduire des colorants entièrement insolubles comme la préparation de la méthode Sexithiophène dans les poolons de motifs d'insol de matériaux multi-composants auparavant inaccessibles « , explique le Dr Catti.
Enfin, le groupe a révélé que l'émission des colorants incorporés peut être considérablement améliorée par la co-incorporation des hydrocarbures dans la polycavité dopée par le colorant dans l'eau. Par exemple, l'ajout de cyclodécane a induit une augmentation de neuf fois de l'émission rouge à base de colorant, probablement en raison de la réduction des interactions colorant à polymère et colorant à dye par les additifs volumineux.
Il est à noter que la formation sélective de matériaux à quatre composants telles que celle actuelle est extrêmement rare.
L'équipe conclut: « L'encapsulation de polymères aromatiques poreux de taille de 100 nm par des micelles aromatiques fournit un nouveau type de matériau de polycavité géant avec d'excellentes fonctions d'incorporation dans l'eau, complètement différentes des molécules de monocavité rapportées précédemment, permettant la préparation de rares matériaux multi-composants.
« La méthode rapportée ici sera également applicable aux solides poreux inorganiques et organiques inorganiques, ouvrant la voie à des matériaux supérieurs adaptés à des applications de stockage, de détection et de catalytique dans l'eau. »
