理想的なダイナミック・コヴァレンント・ネットワークにおける分子行動とマクロスコーピック・プロパティの関連付け
Bruno Marco-Dufort1, Ramon Iten1, Mark W Tibbitt1
1Macromolecular Engineering Laboratory, Department of Mechanical and Process Engineering, ETH Zurich, 8092 Zurich, Switzerland.
Journal of the American Chemical Society
|August 19, 2020
まとめ
この研究は,ダイナミック・コヴァレンント・ネットワーク (DCvN) の化学をマクロスコーピック特性と結びつけるための枠組みを示している. ダイナミックな共性ボロンエステルヒドロゲルの分子行動を理解することで,よりよい材料設計が可能になります.
科学分野:
- 材料科学
- ポリマー化学
- 超分子化学
背景:
- ダイナミック・コヴァレンント・ネットワーク (DCvN) は,リサイクル可能な熱セットや自己治癒ヒドロゲルなどの先進的な材料にとって不可欠です.
- DCvNの結合化学と散発材料の性質の間のリンクの明確な理解は,現在欠けている.
研究 の 目的:
- ダイナミック・ジャンクションの化学風景をDCvNの複雑なネットワーク行動に結びつける予測フレームワークを開発する.
- 動的共性ボロンエステル基ヒドロゲルの粘弾性特性を支配する分子機構を解明する.
主な方法:
- モデルシステムとして理想的なダイナミック共性ボロンエステル基の水素ガスを利用した.
- 粘着弾性特性 (シア・レオメトリー) と分子結合行動 (光,NMR,DFT) を関連付ける物理モデルを開発した.
- 反応動力学と熱力学を分析するために,移行状態理論を統合したシーアリオメトリー.
主要な成果:
- 交差点における分子動力学とマクロの粘着性との間の定量的な関連が確立された.
- ネットワークの再編成の定量化運動学と熱力学,好ましい反応経路を明らかにする.
- ウルフ型ボロン酸の 解き放たれたボルトのメカニズムを証明した
結論:
- 分子レベルのメカニズム的アプローチによるダイナミックなポリマーネットワークの高度な理解.
- DCvNのプロパティの合理的な設計と予測のための堅固なフレームワークを示した.
- ダイナミック・コバルント化学に基づく材料の予測,設計,応用が改善されました.
関連する概念動画
Network Covalent Solids
15.8K
Network covalent solids contain a three-dimensional network of covalently bonded atoms as found in the crystal structures of nonmetals like diamond, graphite, silicon, and some covalent compounds, such as silicon dioxide (sand) and silicon carbide (carborundum, the abrasive on sandpaper). Many minerals have networks of covalent bonds.
To break or to melt a covalent network solid, covalent bonds must be broken. Because covalent bonds are relatively strong, covalent network solids are typically...
To break or to melt a covalent network solid, covalent bonds must be broken. Because covalent bonds are relatively strong, covalent network solids are typically...
15.8K
MO Theory and Covalent Bonding
13.2K
The molecular orbital theory describes the distribution of electrons in molecules in a manner similar to the distribution of electrons in atomic orbitals. The region of space in which a valence electron in a molecule is likely to be found is called a molecular orbital. Mathematically, the linear combination of atomic orbitals (LCAO) generates molecular orbitals. Combinations of in-phase atomic orbital wave functions result in regions with a high probability of electron density, while...
13.2K
Intermolecular Forces and Physical Properties
25.7K
25.7K
Molecular Models
43.1K
Physical models representing molecular architectures of chemical compounds play essential roles in understanding chemistry. The use of molecular models makes it easier to visualize the structures and shapes of atoms and molecules.
43.1K
Molecular Orbital Theory II
25.9K
Molecular Orbital Energy Diagrams
25.9K
Valence Bond Theory
10.8K
Coordination compounds and complexes exhibit different colors, geometries, and magnetic behavior, depending on the metal atom/ion and ligands from which they are composed. In an attempt to explain the bonding and structure of coordination complexes, Linus Pauling proposed the valence bond theory, or VBT, using the concepts of hybridization and the overlapping of the atomic orbitals. According to VBT, the central metal atom or ion (Lewis acid) hybridizes to provide empty orbitals of suitable...
10.8K


