सुपरमॉलेक्यूलर पॉलीमर: Difference between revisions

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=== स्टेप-ग्रोथ बहुलकीकरण ===
=== स्टेप-ग्रोथ बहुलकीकरण ===
फ़ाइल: सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण की पाथवे जटिलता और चेन-ग्रोथ मैकेनिज़्म। tif|thumb|475x475px|सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में पाथवे-कॉम्प्लेक्सिटी और चेन-ग्रोथ मैकेनिज़्म के स्कैमैटिक्स
[[File:"Pathway complexity" and "chain-growth" mechanisms of supramolecular polymerization.tif|thumb|475x475px|सुपरमॉलेक्यूलर पोलीमराइज़ेशन में "पाथवे-कॉम्प्लेक्सिटी" और "चेन-ग्रोथ" ऑपरेटिव के स्कैमैटिक्स]]
स्टेप-ग्रोथ मैकेनिज्म के सुपरमॉलेक्यूलर समतुल्य को सामान्यतः आइसोडेमिक या इक्वल-के मॉडल के रूप में जाना जाता है (के दो पड़ोसी एकलकी के बीच कुल बाध्यकारी बातचीत का प्रतिनिधित्व करता है)। आइसोडेमिक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में, बहुलकीकरण होने के लिए किसी महत्वपूर्ण तापमान या एकलकी की एकाग्रता की आवश्यकता नहीं होती है और बहुलक और एकलकी के बीच जुड़ाव स्थिरांक बहुलक श्रृंखला की लंबाई से स्वतंत्र होता है। इसके बजाय, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक चेन की लंबाई बढ़ जाती है क्योंकि विलयन में एकलकी की एकाग्रता बढ़ जाती है, या तापमान घट जाता है। पारंपरिक पॉलीकंडेंसेशन में, संघ स्थिरांक सामान्यतः बड़ा होता है जो उच्च स्तर के बहुलकीकरण की ओर जाता है; हालाँकि, एक उपोत्पाद मनाया जाता है। आइसोडेमिक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में, गैर-सहसंयोजक बंधन के कारण, एकलकी इकाइयों के बीच संबंध कमजोर होता है, और बहुलकीकरण की डिग्री दृढ़ता से बातचीत की ताकत पर निर्भर करती है, यानी एकलकी इकाइयों के बीच बहुस्तरीय बातचीत। उदाहरण के लिए, द्विकार्यात्मक एकलकी से युक्त सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक जिनके टर्मिनी में सिंगल हाइड्रोजन बॉन्डिंग डोनर/स्वीकर्ता होते हैं, सामान्यतः बहुलकीकरण की कम डिग्री के साथ समाप्त होते हैं, हालांकि क्वाड्रुपोल हाइड्रोजन बॉन्डिंग वाले, जैसा कि यूरिडोपाइरीमिडीनोन रूपांकनों के मामले में होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तर का बहुलकीकरण होता है। . ureidopyrimidinone-आधारित सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में, अर्ध-पतला सांद्रता पर प्रयोगात्मक रूप से मनाया गया आणविक भार 10 के क्रम में है<sup>6</sup> डाल्टन और बहुलक के आणविक भार को मोनो-फंक्शनल चेन-कैपर्स जोड़कर नियंत्रित किया जा सकता है।
सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में पाथवे-कॉम्प्लेक्सिटी और चेन-ग्रोथ मैकेनिज़्म के स्कैमैटिक्स स्टेप-ग्रोथ मैकेनिज्म के सुपरमॉलेक्यूलर समतुल्य को सामान्यतः आइसोडेमिक या इक्वल-के मॉडल के रूप में जाना जाता है (के दो पड़ोसी एकलकी के बीच कुल बाध्यकारी बातचीत का प्रतिनिधित्व करता है)। आइसोडेमिक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में, बहुलकीकरण होने के लिए किसी महत्वपूर्ण तापमान या एकलकी की एकाग्रता की आवश्यकता नहीं होती है और बहुलक और एकलकी के बीच जुड़ाव स्थिरांक बहुलक श्रृंखला की लंबाई से स्वतंत्र होता है। इसके बजाय, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक चेन की लंबाई बढ़ जाती है क्योंकि विलयन में एकलकी की एकाग्रता बढ़ जाती है, या तापमान घट जाता है। पारंपरिक पॉलीकंडेंसेशन में, संघ स्थिरांक सामान्यतः बड़ा होता है जो उच्च स्तर के बहुलकीकरण की ओर जाता है; हालाँकि, एक उपोत्पाद मनाया जाता है। आइसोडेमिक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में, गैर-सहसंयोजक बंधन के कारण, एकलकी इकाइयों के बीच संबंध कमजोर होता है, और बहुलकीकरण की डिग्री दृढ़ता से बातचीत की ताकत पर निर्भर करती है, यानी एकलकी इकाइयों के बीच बहुस्तरीय बातचीत। उदाहरण के लिए, द्विकार्यात्मक एकलकी से युक्त सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक जिनके टर्मिनी में सिंगल हाइड्रोजन बॉन्डिंग डोनर/स्वीकर्ता होते हैं, सामान्यतः बहुलकीकरण की कम डिग्री के साथ समाप्त होते हैं, हालांकि क्वाड्रुपोल हाइड्रोजन बॉन्डिंग वाले, जैसा कि यूरिडोपाइरीमिडीनोन रूपांकनों के मामले में होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तर का बहुलकीकरण होता है। . ureidopyrimidinone-आधारित सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में, अर्ध-पतला सांद्रता पर प्रयोगात्मक रूप से मनाया गया आणविक भार 10 के क्रम में है<sup>6</sup> डाल्टन और बहुलक के आणविक भार को मोनो-फंक्शनल चेन-कैपर्स जोड़कर नियंत्रित किया जा सकता है।
 
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=== चेन-ग्रोथ बहुलकीकरण ===
=== चेन-ग्रोथ बहुलकीकरण ===

Revision as of 06:50, 29 March 2023

बहुलक शब्द बड़े अणुओं को संदर्भित करता है जिनकी संरचना कई दोहराई जाने वाली इकाइयों से बनी होती है और उपसर्ग "सुप्रा" से बनी होती है जिसका अर्थ है "की सीमा से परे"। सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक, बहुलक की एक नई श्रेणी है जो संभावित रूप से पारंपरिक बहुलक की सीमा से परे भौतिक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जा सकती है। परिभाषा के अनुसार, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक एकलकी इकाइयों के बहुलक सरणियाँ हैं जो प्रतिवर्ती और अत्यधिक दिशात्मक द्वितीयक अंतःक्रियाओं से जुड़ी होती हैं - अर्थात, गैर-सहसंयोजक अंतःक्रिया गैर-सहसंयोजक बंधन, इन गैर-सहसंयोजक पारस्परिक अन्तः क्रिया में वैन डेर वाल का बल पारस्परिक अन्तः क्रिया, हाइड्रोजन बंध, चार्ल्स ऑगस्टिन डी कूलम्ब या आयनिक बंध, π-π स्टैकिंग, मेटल कोऑर्डिनेशन, हैलोजन बॉन्डिंग, चाकोजेन बॉन्डिंग और होस्ट-गेस्ट केमिस्ट्री होस्ट-गेस्ट पारस्परिक अन्तः क्रिया सम्मिलित हैं।[1] अंतःक्रियाओं की दिशा और शक्ति को ठीक से ट्यून किया जाता है ताकि अणुओं की सरणी एक बहुलक के रूप में व्यवहार करे (अर्थात, यह एक तरह से व्यवहार करता है जिसे बहुलक भौतिकी के सिद्धांतों द्वारा वर्णित किया जा सकता है) तनु और केंद्रित विलयन में, साथ ही साथ थोक अन्तः क्रिया सम्मिलित हैं।[2]

पारंपरिक बहुलक में, एकलकी इकाइयाँ मजबूत सहसंयोजक बंधों से जुड़ी होती हैं और सामग्री के रूप में उत्कृष्ट गुण रखती हैं; हालांकि, अत्यधिक श्यानता पिघल में बहुलक उलझाव के कारण प्रसंस्करण के लिए सामान्यतः उच्च तापमान और दबाव की आवश्यकता होती है। सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक कम श्यानता वाले धातु के साथ अच्छे भौतिक गुणों को मिलाते हैं जिन्हें संभालना आसान होता है। इसके अतिरिक्त, कुछ सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में अद्वितीय विशेषताएं होती हैं,[3][4][5] जैसे कि स्व-उपचार सामग्री, सेल्फ-हील फ्रैक्चर की क्षमता। हालांकि सहसंयोजक बहुलक को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है, उनके मजबूत सहसंयोजक बंधन कभी विघटित नहीं होते हैं, और प्लास्टिक प्रदूषण के रूप में पर्यावरण को नकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं। इस प्रकार, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक उत्तरदायी, अनुकूली, स्व-उपचार और पर्यावरण के अनुकूल सामग्री के डिजाइन के लिए उनकी क्षमता के कारण तेजी से ध्यान आकर्षित कर रहे हैं[6]।[7][8]


इतिहास

मोनोमेरिक मोटिफ्स और सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की तैयारी के लिए उपयोग किए जाने वाले पारस्परिक अन्तः क्रिया के प्रकार

बहुलक की आधुनिक अवधारणा का श्रेय हरमन स्टुडिंगर को दिया जाता है, जिन्होंने 1920 में सहसंयोजक रूप से जुड़े अल्ट्रालॉन्ग अणुओं के अस्तित्व की पुष्टि की, जिसे उन्होंने मैक्रोमोलेक्युलस कहा। सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के क्षेत्र की प्रस्तावना को डाई-एग्रीगेट्स और होस्ट-गेस्ट कॉम्प्लेक्स माना जा सकता है।[9] 19वीं शताब्दी के प्रारम्भ में, पिगमेंट के क्षेत्र में काम करने वाले वैज्ञानिकों ने कुछ डाई समुच्चय पर ध्यान दिया है जो एक विशेष प्रकार के बहुलकीकरण के माध्यम से बन सकते हैं, हालांकि इसके लिए कोई सिद्धांत प्रस्तावित नहीं किया गया था। सुपरमॉलेक्यूलर रसायन विज्ञान के क्षेत्र की स्थापना के बाद और 1987 में डोनाल्ड जे. क्रैम, जीन-मैरी लेह्न और चार्ल्स जे. पेडरसन को रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार के बाद, रसायनज्ञों ने छोटे अणुओं से बड़े एकत्रित संरचनाओं को डिजाइन और अध्ययन करना प्रारम्भ किया, 1988 में, एक जापानी बहुलक केमिस्ट, टाकूज़ो ऐडा ने कोफेशियल असेंबली की अवधारणा की सूचना दी, जिसमें एम्फ़िफ़िलिक पोर्फिरिन एकलकी वैन डेर वाल्स पारस्परिक अन्तः क्रिया के माध्यम से जुड़े हुए हैं, जो विलयन में एक-आयामी आर्किटेक्चर बनाते हैं, जिसे सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के प्राथमिक अवस्था के रूप में माना जा सकता है।[10] उसी वर्ष 1988 में, जेम्स डी. वुएस्ट ने क्रिस्टलीय अवस्था में हाइड्रोजन बॉन्डिंग पारस्परिक अन्तः क्रिया पर आधारित एक-आयामी समुच्चय पेश किया।[11] हाइड्रोजन बॉन्ड का उपयोग करते हुए एक अलग रणनीति के साथ, जीन एमजे फ्रेचेट ने 1989 में दिखाया कि कार्बोक्जिलिक एसिड और पाइरिडाइल रूपांकनों के साथ मेसोजेनिक अणु, भारी मात्रा में मिश्रण करने पर, एक स्थिर तरल क्रिस्टलीय संरचना बनाने के लिए हेटरोट्रोपिक रूप से मंद हो जाते हैं।[12] 1990 में, जीन-मैरी लेह्न ने दिखाया कि बहुलक की एक नई श्रेणी बनाने के लिए इस रणनीति का विस्तार किया जा सकता है, जिसे उन्होंने बल्क में पूरक ट्रिपल हाइड्रोजन बॉन्डिंग रूपांकनों का उपयोग करके तरल क्रिस्टलीय सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक कहा।[13] 1993 में मोहम्मदरेज़ा ग़दिरी ने एक नैनोट्यूबुलर सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की सूचना दी, जहां एक बी-शीट बनाने वाला मैक्रोसाइक्लिक पेप्टाइड एकलकी आसन्न मैक्रोसायकल के बीच कई हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से एक साथ इकट्ठा हुआ।[14] 1994 में, एंसलम। सी। ग्रिफिन ने कार्बोक्जिलिक एसिड और पाइरीडीन टर्मिनी वाले होमोट्रोपिक अणुओं के बीच एकल हाइड्रोजन बंधन का उपयोग करके एक अनाकार सुपरमॉलेक्यूलर सामग्री दिखाई।[15] छोटे अणुओं के 1डी सुपरमॉलेक्यूलर संघ द्वारा यांत्रिक रूप से मजबूत बहुलक सामग्री बनाने के विचार के लिए दोहराए जाने वाले बिल्डिंग ब्लॉक्स के बीच एक उच्च संघ स्थिरांक की आवश्यकता होती है। 1997 में, ई.डब्ल्यू. बर्ट मीजेर ने स्व-पूरक चौगुनी हाइड्रोजन बॉन्डिंग मोटिफ के रूप में यूरिडोपाइरीमिडीनोन टर्मिनी के साथ एक टेलीचेलिक एकलकी की सूचना दी और प्रदर्शित किया कि क्लोरोफॉर्म में परिणामी सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक विलयन में तापमान-निर्भर विस्कोलेस्टिक गुण दिखाता है।[16] यह पहला प्रदर्शन है कि सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक, जब पर्याप्त यांत्रिक रूप से मजबूत होते हैं, तो भौतिक रूप से विलयन में उलझ जाते हैं।

गठन तंत्र

सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण से गुजरने वाले एकलकी को बढ़ते बहुलक के साथ संतुलन में माना जाता है, और ऊष्मागतिकी कारक इसलिए सिस्टम पर हावी होते हैं।[17] हालांकि, जब घटक एकलकी मजबूत और बहुसंख्यक पारस्परिक अन्तः क्रिया के माध्यम से जुड़े होते हैं, तो एक मितस्थायित्व गतिक अवस्था बहुलकीकरण पर हावी हो सकता है। बाहरी रूप से आपूर्ति की गई ऊर्जा, ज्यादातर प्रकरणों में गर्मी के रूप में, मितस्थायित्व अवस्था को ऊष्मागतिकी रूप से स्थिर बहुलक में बदल सकती है। सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में उपस्थित कई रास्तों की स्पष्ट समझ पर अभी भी बहस चल रही है, हालाँकि, जटिलता की अवधारणा, बर्ट मीजर द्वारा पेश की गई है। ई.डब्ल्यू बर्ट मीजर, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के गतिज व्यवहार पर प्रकाश डालते हैं।[18] इसके बाद, कई समर्पित वैज्ञानिक पाथवे की जटिलता के दायरे का विस्तार कर रहे हैं क्योंकि यह एक ही एकलकी इकाइयों से कई तरह की दिलचस्प एकत्रित संरचनाएं बना सकता है। गतिक रूप से नियंत्रित प्रक्रियाओं की इस रेखा के साथ, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में उत्तेजना-उत्तरदायी होते हैं [19] और ऊष्मीय रूप से द्विभाजित विशेषताएँ भी संभव हैं।[20]

पारंपरिक सहसंयोजक बहुलकीकरण में, स्टेप-ग्रोथ बहुलकीकरण पर आधारित दो मॉडल स्टेप-ग्रोथ और चेन-ग्रोथ बहुलकीकरण, चेन-ग्रोथ मैकेनिज़्म ऑपरेटिव हैं। आजकल, एक समान उपखंड सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के लिए स्वीकार्य है; आइसोडेमिक को इक्वल-के मॉडल (स्टेप-ग्रोथ मैकेनिज्म) और कोऑपरेटिव या न्यूक्लिएशन-इलॉन्गेशन मॉडल (चेन-ग्रोथ मैकेनिज्म) के रूप में भी जाना जाता है। एक तीसरी श्रेणी सीडेड सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण है, जिसे चेन-ग्रोथ मैकेनिज्म के एक विशेष मामले के रूप में माना जा सकता है।

स्टेप-ग्रोथ बहुलकीकरण

सुपरमॉलेक्यूलर पोलीमराइज़ेशन में "पाथवे-कॉम्प्लेक्सिटी" और "चेन-ग्रोथ" ऑपरेटिव के स्कैमैटिक्स

सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में पाथवे-कॉम्प्लेक्सिटी और चेन-ग्रोथ मैकेनिज़्म के स्कैमैटिक्स स्टेप-ग्रोथ मैकेनिज्म के सुपरमॉलेक्यूलर समतुल्य को सामान्यतः आइसोडेमिक या इक्वल-के मॉडल के रूप में जाना जाता है (के दो पड़ोसी एकलकी के बीच कुल बाध्यकारी बातचीत का प्रतिनिधित्व करता है)। आइसोडेमिक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में, बहुलकीकरण होने के लिए किसी महत्वपूर्ण तापमान या एकलकी की एकाग्रता की आवश्यकता नहीं होती है और बहुलक और एकलकी के बीच जुड़ाव स्थिरांक बहुलक श्रृंखला की लंबाई से स्वतंत्र होता है। इसके बजाय, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक चेन की लंबाई बढ़ जाती है क्योंकि विलयन में एकलकी की एकाग्रता बढ़ जाती है, या तापमान घट जाता है। पारंपरिक पॉलीकंडेंसेशन में, संघ स्थिरांक सामान्यतः बड़ा होता है जो उच्च स्तर के बहुलकीकरण की ओर जाता है; हालाँकि, एक उपोत्पाद मनाया जाता है। आइसोडेमिक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में, गैर-सहसंयोजक बंधन के कारण, एकलकी इकाइयों के बीच संबंध कमजोर होता है, और बहुलकीकरण की डिग्री दृढ़ता से बातचीत की ताकत पर निर्भर करती है, यानी एकलकी इकाइयों के बीच बहुस्तरीय बातचीत। उदाहरण के लिए, द्विकार्यात्मक एकलकी से युक्त सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक जिनके टर्मिनी में सिंगल हाइड्रोजन बॉन्डिंग डोनर/स्वीकर्ता होते हैं, सामान्यतः बहुलकीकरण की कम डिग्री के साथ समाप्त होते हैं, हालांकि क्वाड्रुपोल हाइड्रोजन बॉन्डिंग वाले, जैसा कि यूरिडोपाइरीमिडीनोन रूपांकनों के मामले में होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तर का बहुलकीकरण होता है। . ureidopyrimidinone-आधारित सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में, अर्ध-पतला सांद्रता पर प्रयोगात्मक रूप से मनाया गया आणविक भार 10 के क्रम में है6 डाल्टन और बहुलक के आणविक भार को मोनो-फंक्शनल चेन-कैपर्स जोड़कर नियंत्रित किया जा सकता है।

चेन-ग्रोथ बहुलकीकरण

पारंपरिक श्रृंखला-विकास बहुलकीकरण में कम से कम दो चरण सम्मिलित होते हैं; दीक्षा और प्रसार, जबकि और कुछ प्रकरणों में समाप्ति और श्रृंखला स्थानांतरण चरण भी होते हैं। एक व्यापक अर्थ में चेन-ग्रोथ सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण में दो अलग-अलग चरण सम्मिलित हैं; एक कम इष्ट केंद्रक और एक इष्ट प्रसार। इस तंत्र में, एक निश्चित आकार के एक नाभिक के गठन के बाद, संघ स्थिरांक बढ़ जाता है, और आगे एकलकी जोड़ अधिक पसंदीदा हो जाता है, जिस बिंदु पर बहुलक विकास प्रारम्भ होता है। लंबी बहुलक श्रृंखलाएं एकलकी की न्यूनतम सांद्रता से ऊपर और एक निश्चित तापमान के नीचे ही बनेंगी। हालांकि, चेन-ग्रोथ सुपरमॉलेक्युलर बहुलकीकरण के सहसंयोजक एनालॉग को महसूस करने के लिए, एक चुनौतीपूर्ण शर्त उपयुक्त एकलकी का डिज़ाइन है जो केवल आरंभकर्ताओं की कार्रवाई से पोलीमराइज़ कर सकता है। हाल ही में जीवित विशेषताओं के साथ चेन-ग्रोथ सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण का एक उदाहरण प्रदर्शित किया गया है।[21] इस मामले में, एमाइड-एपेंडेड साइड चेन के साथ एक कटोरे के आकार का एकलकी एक गतिक रूप से इष्ट इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बॉन्डिंग नेटवर्क बनाता है और परिवेश के तापमान पर सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण से अनायास नहीं गुजरता है।[22] हालांकि, एकलकी का एक एन-मिथाइलेटेड संस्करण रिंग-ओपनिंग सहसंयोजक बहुलकीकरण की तरह, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के लिए इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बॉन्डिंग नेटवर्क खोलकर एक सर्जक के रूप में कार्य करता है। इस मामले में चेन एंड सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के आगे विस्तार के लिए सक्रिय रहता है और इसलिए चेन-ग्रोथ मैकेनिज्म सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक सामग्री के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है।

बीजयुक्त बहुलकीकरण

यह चेन-ग्रोथ सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण की एक विशेष श्रेणी है, जहाँ एकलकी बीज उत्पन्न करने के लिए बहुलकीकरण के शुरुआती चरण में ही न्यूक्लियेट करता है और एकलकी के एक नए बैच के आगे बढ़ने पर बहुलक चेन बढ़ाव के लिए सक्रिय हो जाता है। अधिकांश प्रकरणों में एक द्वितीयक न्यूक्लिएशन को दबा दिया जाता है और इस प्रकार परिणामी सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की एक संकीर्ण पॉलीडिस्पेरिटी का एहसास करना संभव हो जाता है। 2007 में, इयान मैनर्स और मिशेल ए। विन्निक ने इस अवधारणा को एकलकी के रूप में एक पॉलीफेरोसेनिल्डिमिथाइलसिलेन-पॉलीसोप्रीन डिब्लॉक कोपोलिमर का उपयोग करके पेश किया, जो बेलनाकार मिसेल में इकट्ठा होता है।[23] जब एकलकी का एक ताजा फ़ीड सोनिकेशन द्वारा प्राप्त माइक्रेलर बीजों में जोड़ा जाता है, तो बहुलकीकरण एक जीवित बहुलकीकरण तरीके से प्रारम्भ होता है। उन्होंने इस पद्धति को क्रिस्टलीकरण-संचालित स्व-असेंबली (CDSA) नाम दिया और यह 1D-3D में माइक्रोन-स्केल सुपरमॉलेक्यूलर अनिसोट्रोपिक संरचनाओं के निर्माण के लिए लागू है। कज़ुनोरी सुगियासू द्वारा एक अवधारणात्मक रूप से अलग बीजित सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण को पोर्फिरिन-आधारित एकलकी में एमाइड-अपेंडेड लंबी एल्काइल श्रृंखलाओं में दिखाया गया था।[24] कम तापमान पर, यह एकलकी अधिमानतः गोलाकार जे-समुच्चय बनाता है जबकि रेशेदार एच-समुच्चय उच्च तापमान पर होता है। जे-एग्रीगेट कणों के एक केंद्रित विलयन में जे-समुच्चय (बीज) के एक सोनिकेटेड मिश्रण को जोड़कर, जीवित बीज वाले सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के माध्यम से लंबे फाइबर तैयार किए जा सकते हैं। फ्रैंक वुर्थनर ने एकलकी के रूप में क्रियाशील पेरिलीन बिसिमाइड के समान बीज वाले सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण को प्राप्त किया।[25] महत्वपूर्ण रूप से, सुपरमॉलेक्यूलर copolymer तैयार करने के लिए सीडेड सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण भी लागू होता है।

उदाहरण

हाइड्रोजन बॉन्डिंग पारस्परिक अन्तः क्रिया

सिंगल, डबल, ट्रिपल या चौगुनी हाइड्रोजन बॉन्डिंग बनाने में सक्षम एकलकी का उपयोग सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक बनाने के लिए किया गया है, और एकलकी की बढ़ी हुई संगति स्पष्ट रूप से तब संभव है जब एकलकी में हाइड्रोजन बॉन्डिंग डोनर / स्वीकर्ता रूपांकनों की अधिकतम संख्या हो। उदाहरण के लिए, स्व-पूरक चौगुनी हाइड्रोजन बॉन्डिंग टर्मिनी के साथ ureidopyrimidinone- आधारित एकलकी, पारंपरिक बहुलक के सिद्धांत के अनुसार विलयन में पोलीमराइज़ किया गया और परिवेश के तापमान पर एक अलग विस्कोलेस्टिक प्रकृति प्रदर्शित की।

π-π ढेर

बीआईएस (मेरोसायनाइन), ओलिगो (पैरा-फेनिलीनविनाइलीन) (ओपीवी), पेरिलीन बिसिमाइड (पीबीआई) डाई, साइनाइन डाई, कोरानुलीन और नैनो-ग्राफीन डेरिवेटिव जैसे सुगंधित रूपांकनों वाले एकलकी को सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक तैयार करने के लिए नियोजित किया गया है। कुछ प्रकरणों में, कोर एरोमैटिक मोटिफ पर जुड़ी हाइड्रोजन बॉन्डिंग साइड चेन एकलकी को सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में मजबूती से पकड़ने में मदद करती है। इस श्रेणी में एक उल्लेखनीय प्रणाली एम्फ़िफ़िलिक हेक्सा-पेरी-हेक्साबेंज़ोकोरोनिन (एचबीसी) डेरिवेटिव के सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण द्वारा गठित एक नैनोट्यूबुलर सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक है।[26] आम तौर पर, नैनोट्यूब को रूपात्मक रूप से 1डी वस्तुओं के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, हालांकि, उनकी दीवारें 2डी ज्यामिति को अपनाती हैं और इसलिए एक अलग डिजाइन रणनीति की आवश्यकता होती है।[27] ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में एचबीसी एम्फीफिल्स सॉल्वोफोबिक रूप से एक 2डी बाइलेयर मेम्ब्रेन में इकट्ठा होते हैं, जो एक पेचदार टेप या एक नैनोट्यूबुलर बहुलक में भूमिका निभाते हैं। जाती और जिंक क्लोरीन डाई पर आधारित संकल्पनात्मक रूप से समान एम्फीफिलिक डिजाइन भी पानी में पोलीमराइज़ होते हैं जिसके परिणामस्वरूप नैनोट्यूबुलर सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक बनते हैं।[28][29]


मेजबान-अतिथि बातचीत

मेजबान-अतिथि पूरक बाध्यकारी रूपांकनों के साथ एकलकी का उपयोग करके सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की एक किस्म को संश्लेषित किया जा सकता है, जैसे कि ताज ईथर / अमोनियम आयन, कुकुर्बिटुरिल्स / जीवविज्ञान, कैलीक्सेरेन / वायोलोजेन्स, साइक्लोडेक्सट्रिन / एडामैंटेन डेरिवेटिव, और पिलारेरेन / इमिडाज़ोलियम डेरिवेटिव [30-33] .[30][31][32] जब एकलकी हेटेरोडिटोपिक होते हैं, तो सुपरमॉलेक्यूलर कॉपोलिमर परिणाम देते हैं, बशर्ते एकलकी एकाधिकार नहीं करते हैं। अकीरा हरदा उन पहले लोगों में से एक थे जिन्होंने बहुलक और साइक्लोडेक्सट्रिन के संयोजन के महत्व को पहचाना।[33] फीहे हुआंग ने क्राउन ईथर और अमोनियम आयन टर्मिनी दोनों को ले जाने वाले दो हेटेरोडिटोपिक एकलकी से सुपरमॉलेक्यूलर अल्टरनेटिंग कॉपोलीमर का एक उदाहरण दिखाया।[34] Takeharo Haino ने सुपरमॉलेक्युलर कॉपोलिमर में अनुक्रम नियंत्रण का एक चरम उदाहरण प्रदर्शित किया, जहां तीन हेटेरोडिटोपिक एकलकी को कोपोलिमर श्रृंखला के साथ एबीसी अनुक्रम में व्यवस्थित किया जाता है।[35] तीन अलग-अलग बाध्यकारी पारस्परिक अन्तः क्रिया का उपयोग करने वाली डिजाइन रणनीति; बॉल-एंड-सॉकेट (कैलिक्स[5]एरीन/सी60), डोनर-स्वीकर्ता (बिसपोर्फिरिन/ट्रिनिट्रोफ्लोरेनोन), और हैमिल्टन की एच-बॉन्डिंग पारस्परिक अन्तः क्रिया एबीसी सुपरमॉलेक्यूलर टेरोपोलिमर बनाने के लिए एक उच्च ऑर्थोगोनलिटी प्राप्त करने की कुंजी है।

चिरायता

दाहिनी ओर एकलकी की त्रिविम रासायनिक जानकारी को सुपरमॉलेक्युलर बहुलक में व्यक्त किया जा सकता है।[36] पी-और एम-संरूपण के साथ पेचदार सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक व्यापक रूप से देखे जाते हैं, विशेष रूप से वे जो डिस्क के आकार के एकलकी से बने होते हैं। जब एकलकी अचिरल होते हैं, तो पी-और एम-हेलिस दोनों समान मात्रा में बनते हैं। जब एकलकी चिरल होते हैं, आम तौर पर साइड चेन में एक या एक से अधिक स्टीरियोसेंटर की उपस्थिति के कारण, पी- और एम-हेलिस के बीच डायस्टेरोमेरिक संबंध दूसरे पर एक संरचना की वरीयता की ओर जाता है। विशिष्ट उदाहरण एक सी है3-सममित डिस्क के आकार का चिरल एकलकी जो बहुसंख्यक नियम के माध्यम से पेचदार सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक बनाता है। चिराल एकलकी के एक एनैन्टीओमर की थोड़ी अधिकता के परिणामस्वरूप सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक स्तर पर दाएं हाथ या बाएं हाथ के पेचदार ज्यामिति के लिए एक मजबूत पूर्वाग्रह हुआ।[37] इस मामले में, एक चिरल एकलकी के एनेंटिओमेरिक अतिरिक्त पर अनिसोट्रोपिक कारक, जी की एक विशेषता नॉनलाइनियर निर्भरता आम तौर पर देखी जा सकती है। छोटे अणु आधारित चिरल प्रणाली की तरह, एक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की चिरायता भी चिरल सॉल्वैंट्स से प्रभावित होती है। कुछ अनुप्रयोग जैसे असममित संश्लेषण के लिए उत्प्रेरक [38] और वृत्ताकार ध्रुवीकृत ल्यूमिनेसेंस को चिरल सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में भी देखा जाता है।

कॉपोलिमर

एक से अधिक एकलकी प्रजातियों से एक कॉपोलिमर बनता है। सहसंयोजक कॉपोलिमर की तैयारी के लिए उन्नत बहुलकीकरण तकनीकें स्थापित की गई हैं, हालाँकि सुपरमॉलेक्यूलर कॉपोलिमर अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में हैं और धीरे-धीरे प्रगति कर रहे हैं। हाल के वर्षों में, यादृच्छिक, वैकल्पिक, ब्लॉक, ब्लॉकी, या आवधिक जैसे सुपरमॉलेक्यूलर कॉपोलिमर की सभी प्रशंसनीय श्रेणी को व्यापक अर्थों में प्रदर्शित किया गया है।[39]


गुण

पिछले 30 वर्षों में, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक का क्षेत्र बहुलक विज्ञान की एक बहुत ही महत्वपूर्ण नई शाखा के रूप में विकसित हुआ है। इसने दुनिया भर में अकादमिक और औद्योगिक प्रयोगशालाओं में कई शोध गतिविधियों को आकर्षित किया है। सामग्री इंजीनियरिंग के क्षेत्र में विभिन्न प्रकार के विषम गुणों वाली नई गतिशील सामग्री जोड़ी जाती है। स्थिरता (आसान प्रसंस्करण और पुनर्चक्रण), इलेक्ट्रॉनिक्स, और दवा के साथ-साथ सौंदर्य प्रसाधनों में कई अनुप्रयोग उपलब्ध हो गए हैं।

प्रतिवर्तीता और गतिशीलता

सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के महत्वपूर्ण गुणों में से एक एकलकी सरणी में उनकी प्रतिवर्ती बातचीत है। जब एकलकी के बीच बातचीत पर्याप्त रूप से मजबूत होती है, तो दिलचस्प भौतिक गुणों की उम्मीद की जा सकती है। एक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की ऊष्मागतिकी स्थिरता को संघ स्थिरांक, K का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता हैass. जब केass ≤ 104एम-1, बहुलक समुच्चय सामान्यतः आकार में छोटे होते हैं और कोई दिलचस्प गुण नहीं दिखाते हैं और जब Kass≥ 1010 एम−1, गतिशीलता की कमी के कारण सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक सहसंयोजक बहुलक की तरह ही व्यवहार करता है। तो, एक इष्टतम Kass = 104–1010एम-1कार्यात्मक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के उत्पादन के लिए प्राप्त करने की आवश्यकता है। सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की गतिशीलता और स्थिरता अक्सर एडिटिव्स (जैसे सह-विलायक या चेन-कैपर) के प्रभाव से प्रभावित होती है। जब एक अच्छा विलायक, उदाहरण के लिए क्लोरोफॉर्म, एक खराब विलायक में सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में जोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए हेप्टेन, बहुलक अलग हो जाता है। हालांकि, कुछ प्रकरणों में, cosolvents supramolecular बहुलक के स्थिरीकरण/अस्थिरीकरण में योगदान करते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन सॉल्वेंट में हाइड्रोजन बॉन्डिंग पोर्फिरीन-आधारित एकलकी का सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण, जिसमें हाइड्रोजन बॉन्ड स्केवेंजिंग अल्कोहल की एक मिनट की मात्रा होती है, अलग-अलग रास्ते दिखाता है, यानी बहुलकीकरण कूलिंग के साथ-साथ हीटिंग दोनों के पक्ष में होता है, और इसे थर्मली बाइसिग्नेट सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के रूप में जाना जाता है। . एक अन्य उदाहरण में, एकलकी और पानी के बीच विशिष्ट हाइड्रोजन बॉन्डिंग पारस्परिक अन्तः क्रिया के कारण, एपोलर सॉल्वैंट्स में आणविक रूप से घुलने वाले पानी के अणु, जैसे मिथाइलसाइक्लोहेक्सेन, कम तापमान पर सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक का हिस्सा बन जाते हैं।[40]


स्व-चिकित्सा

सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के आकर्षक गुणों में से एक फ्रैक्चर होने पर स्वयं को ठीक करने की क्षमता है।[41] लुडविक लीब्लर द्वारा पेश किए गए विट्रीमर्स पर आधारित एक सुपरमॉलेक्यूलर रबर, सामग्री के दो टूटे हुए किनारों को एक साथ दबाकर स्वयं को ठीक कर सकता है।[42] इस मामले में, फ्रैक्चर तब होता है जब सामग्री में एकलकी के बीच हाइड्रोजन बांड टूट जाते हैं; फ्रैक्चर के किनारों को एक साथ लाने से हाइड्रोजन बॉन्ड फिर से बनते हैं, जिससे गैप बंद हो जाता है। प्रभावशाली रूप से, हाइड्रोजन बॉन्ड का गतिशील व्यवहार सामग्री के गुणों से समझौता नहीं करता है। एक सामग्री की उच्च यांत्रिक शक्ति और स्व-उपचार क्षमता आम तौर पर परस्पर अनन्य होती है। इस प्रकार, एक बेजान सामग्री जो कमरे के तापमान पर स्वयं ठीक हो सकती है, हाल तक एक चुनौती बनी रही। एक सुरुचिपूर्ण डिजाइन में, ताकुज़ो आइडा ने एक सुपरमॉलेक्यूलरली पॉलीमराइज़्ड ओलिगोमेरिक ईथर थियोरिया से बना एक अभिनव बहुलक ग्लास पेश किया, जो यंत्रवत् रूप से मजबूत है (ई = 1.4 जीपीए) लेकिन खंडित सतहों पर एक संपीड़न द्वारा कमरे के तापमान पर भी स्वयं को ठीक कर सकता है। .[43] स्व-उपचार योग्य बहुलक कांच के आविष्कार ने पूर्वधारणा को अद्यतन किया कि केवल नरम रबड़ जैसी सामग्री ही ठीक हो सकती है। फाइल:सुपरमॉलेक्यूलर रबर और बहुलक ग्लास।tif|alt=|Thumb|622x622px|हाइड्रोजन-बॉन्डिंग आधारित सेल्फ-हीलिंग 'सुपरमॉलेक्यूलर रबर' (ए) और 'बहुलक ग्लास' (बी) के उदाहरण। एक अन्य रणनीति सिर और पूंछ पर क्रियाशील बार्बिट्यूरिक एसिड के साथ एक द्विसंयोजक पॉली (आइसोब्यूटिलीन) (पीआईबी) का उपयोग करती है।[44] कार्बोनिल समूह और एमाइड ऑफ बार्बिट्यूरिक एसिड के बीच उपस्थित कई हाइड्रोजन बॉन्डिंग इसे सुपरमॉलेक्यूलर नेटवर्क बनाने में सक्षम बनाते हैं। इस मामले में, स्निप्ड छोटे पीआईबी-आधारित डिस्क कमरे के तापमान पर कई घंटों के संपर्क के बाद यांत्रिक क्षति से खुद को ठीक कर सकते हैं।

समन्वय परिसरों वाले सहसंयोजक बहुलक ने स्व-उपचार सामग्री बनाने के लिए भी अध्ययन किया है। catechol और फेरिक के बीच समन्वय की बातचीत का लाभ उठाते हुए, शोधकर्ताओं ने पीएच-नियंत्रित स्व-उपचार सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक विकसित किया।[45] मोनो-, बीआईएस- और ट्रिस्केटेहचोल-फे का गठन3+ परिसरों को pH द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जिनमें से bis- और triscatehchol-Fe3+ कॉम्प्लेक्स इलास्टिक मोडुली के साथ-साथ सेल्फ-हीलिंग क्षमता दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, Triscatehchol-Fe3+ फटे होने के बाद इसके सामंजस्य और आकार को पुनर्स्थापित कर सकता है। चेन-फोल्डिंग polyimide और पाइरेनिल-एंड-कैप्ड चेन सुपरमॉलेक्यूलर नेटवर्क को जन्म देते हैं।[46]


ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक

प्रकाश-से-चार्ज रूपांतरण प्राप्त करना कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रणालियों में पूर्वापेक्षित कदम है।[47] सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में इलेक्ट्रॉन दाताओं और इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता को सम्मिलित करके, प्रकाश संश्लेषण प्रणाली सहित कई कृत्रिम प्रणालियों का निर्माण किया जा सकता है। एक से अधिक पारस्परिक अन्तः क्रिया (π-π पारस्परिक अन्तः क्रिया, हाइड्रोजन बॉन्डिंग पारस्परिक अन्तः क्रिया और इसी तरह) के अस्तित्व के कारण, इलेक्ट्रॉन दाता और इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता को एक साथ लंबे समय तक रहने वाले चार्ज से अलग राज्यों को वहन करने के लिए उचित निकटता में रखा जा सकता है।[47]फिर इन कृत्रिम बहुलक में तेजी से फोटोप्रेरित इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण और उच्च इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण दक्षता के साथ प्रकाश-से-चार्ज रूपांतरण प्रणाली प्राप्त की जा सकती है।[48][47]


बायोकंपैटिबल

यह काफी सामान्य है कि बायोमोलिक्यूल, जैसे डीएनए,[49] प्रोटीन[50] और इसी तरह, जैविक प्रणाली में विभिन्न गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं के माध्यम से अस्तित्व में आते हैं। इसी तरह, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं के संयोजन के माध्यम से खुद को जोड़ते हैं। इस तरह के गठन के तरीके सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक को सुविधाओं के साथ संपन्न करते हैं, बाहरी उत्तेजनाओं के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं और संरचनाओं और कार्यों में विपरीत रूप से गतिशील परिवर्तनों को प्रस्तुत करने में सक्षम होते हैं।[51] पानी में घुलनशील पेंडेंट, बायोएक्टिव मोएटीज के साथ-साथ बायोमार्कर के साथ सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की एकलकी इकाइयों को संशोधित करके, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक बायोमेडिकल क्षेत्र में विभिन्न प्रकार के कार्यों और अनुप्रयोगों को महसूस कर सकते हैं।[52] साथ ही, उनकी प्रतिवर्ती और गतिशील प्रकृति सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक को बायोडिग्रेडेबल बहुलक बनाती है। बायो-डिग्रेडेबल,[53][54] जो सहसंयोजक बहुलक के कठिन-से-निम्नीकरण मुद्दे पर विजय प्राप्त करता है और सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक को चिकित्सा अनुसंधान अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक मंच बनाता है। जैविक पर्यावरण में अपघटन करने में सक्षम होने से बहुलक की संभावित विषाक्तता काफी हद तक कम हो जाती है और इसलिए, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक की जैव अनुकूलता को बढ़ाता है।[55][56]


बायोमेडिकल एप्लिकेशन

[[ जैव अवक्रमण ]] और बायोकम्पैटिबिलिटी में उत्कृष्ट प्रकृति के साथ, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक दवा वितरण, जीन अभिकर्मक और अन्य बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के विकास में काफी संभावनाएं दिखाते हैं।[52]

दवा वितरण: एकाधिक सेलुलर उत्तेजना (फिजियोलॉजी) सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में प्रतिक्रियाओं को प्रेरित कर सकती है।[51][57][52]विवो में पीएच जैसे बाहरी उत्तेजनाओं के संपर्क में आने पर सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के गतिशील आणविक कंकाल विबहुलीकरण हो सकते हैं। इस संपत्ति के आधार पर, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक ड्रग वाहक होने में सक्षम हैं। न्यूक्लियोबेस के बीच हाइड्रोजन बंधन का उपयोग पीएच-संवेदनशील गोलाकार मिसेल में स्व-इकट्ठा करने के लिए प्रेरित करना।

जीन ट्रांसफ़ेक्शन: जीन थेरेपी के क्षेत्र में प्रभावी और कम-विषैले गैर-विषैले Cationic बहुलकीकरण वेक्टर (आणविक जीव विज्ञान) अत्यधिक वांछित हैं।[52]गतिशील और उत्तेजना-उत्तरदायी गुणों के कारण, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक जीन ट्रांसफ़ेक्शन के लिए वैक्टर के निर्माण के लिए एक ठोस मंच प्रदान करते हैं। β-cyclodextrin Dimer (रसायन विज्ञान) के साथ फेरोसीन डिमर के संयोजन से, एक रेडॉक्स-कंट्रोल सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक सिस्टम को वेक्टर के रूप में प्रस्तावित किया गया है। COS कोशिकाओं | COS-7 कोशिकाओं में, यह सुपरमॉलेक्यूलर पॉलिमरिक वेक्टर हाइड्रोजन पेरोक्साइड के संपर्क में आने पर संलग्न डीएनए को छोड़ सकता है और जीन संक्रमण प्राप्त कर सकता है।[58]


समायोज्य यांत्रिक गुण

बहुलक गतिशीलता के लिए एसोसिएशन और हदबंदी कैनेटीक्स

# मूल सिद्धांत: बहुलक अणुओं के बीच गैर सहसंयोजक अन्योन्य क्रियाएं सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती हैं। बहुलक के बीच अधिक अंतःक्रिया बहुलक के बीच परस्पर क्रिया शक्ति को बढ़ाती है। बहुलक अणुओं में परस्पर क्रिया करने वाले समूहों की संघ दर और पृथक्करण दर अंतः आणविक अंतःक्रिया शक्ति निर्धारित करती है। सुपरमॉलेक्युलर बहुलक के लिए, डायनेमिक नेटवर्क के लिए डिसोसिएशन कैनेटीक्स एसपीएन (सुपरमॉलेक्युलर बहुलक नेटवर्क) के भौतिक डिजाइन और यांत्रिक गुणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।[59] बहुलक क्रॉसलिंक डायनामिक्स के पृथक्करण दर को बदलकर, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक में समायोज्य यांत्रिक गुण होते हैं। सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक के गतिशील नेटवर्क के लिए धीमी पृथक्करण दर के साथ, कांच जैसी यांत्रिक गुण प्रमुख हैं, दूसरी ओर, तेजी से पृथक्करण दर के लिए रबर जैसी यांत्रिक गुण प्रमुख हैं। अणु के क्रॉसलिंक भाग की आणविक संरचना को बदलकर ये गुण प्राप्त किए जा सकते हैं।

  1. प्रायोगिक उदाहरण: एक शोध ने कुकुर्बिट [8] यूरिल, सीबी [8] के आणविक डिजाइन को नियंत्रित किया। अपने आणविक संरचना के भीतर सीबी-मध्यस्थ मेजबान-अतिथि पारस्परिक अन्तः क्रिया के दूसरे अतिथि की हाइड्रोफोबिक संरचना गतिशील क्रॉसलिंक्स के विघटनकारी कैनेटीक्स को ट्यून कर सकती है। पृथक्करण दर (केडी) को धीमा करने के लिए, दूसरे अतिथि संघ (केए) के लिए सीबी (8) गुहा से अधिक प्रतिबंधित पानी जारी करने के लिए एक मजबूत उत्साही ड्राइविंग बल की आवश्यकता होती है।[60] दूसरे शब्दों में, हाइड्रोफोबिक दूसरे अतिथि ने उच्चतम केक्यू और निम्नतम केडी मूल्यों का प्रदर्शन किया। इसलिए, बहुलक उपसमूहों के विभिन्न सांद्रता को पोलीमराइज़ करके, इंटरमॉलिक्युलर नेटवर्क के विभिन्न गतिकी को डिज़ाइन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कंप्रेसिव स्ट्रेन जैसे यांत्रिक गुणों को इस प्रक्रिया द्वारा ट्यून किया जा सकता है। सीबी [बी] में विभिन्न हाइड्रोफोबिक उपसमूहों के साथ पॉलिमराइज़्ड, केडी की कमी के साथ सहसंबंध में श्रृंखला भर में संपीडन शक्ति में वृद्धि पाई गई, जिसे 10-100 एमपीए के बीच ट्यून किया जा सकता है।[61] एनवीआई, एकलकी की सबसे अधिक हाइड्रोफोबिक उपसमूह संरचना है जिसमें दो बेंजीन के छल्ले होते हैं, दूसरी ओर, बीवीआई नियंत्रण समूह के माध्यम से एकलकी की सबसे कम हाइड्रोफोबिक उपसमूह संरचना है। इसके अलावा, सीबी [बी] में हाइड्रोफोबिक उपसमूहों की अलग-अलग सांद्रता, पॉलिमराइज्ड अणु अलग-अलग संपीड़ित गुण दिखाते हैं। हाइड्रोफोबिक उपसमूहों की उच्चतम सांद्रता वाले बहुलक उच्चतम संपीड़ित तनाव और इसके विपरीत दिखाते हैं।

बायोमैटेरियल्स

विशिष्ट, दिशात्मक, ट्यून करने योग्य और प्रतिवर्ती गैर-सहसंयोजक पारस्परिक अन्तः क्रिया वाले सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक बायोमैटेरियल्स के साथ-साथ बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद होने चाहिए। उदाहरण के लिए, सुपरमॉलेक्युलर बहुलक की उत्क्रमणीय प्रकृति बायोमैटेरियल्स का उत्पादन कर सकती है जो शारीरिक संकेतों को समझ सकती है और प्रतिक्रिया दे सकती है, या जो जैविक सिग्नलिंग के संरचनात्मक और कार्यात्मक पहलुओं की नकल कर सकती है। उनके निर्माण तंत्र के आधार पर, सुपरमॉलेक्यूलर बायोमटेरियल्स को मोटे तौर पर वर्गीकृत किया जा सकता है: (1) आणविक स्टैकिंग रूपांकनों की एक-आयामी विधानसभाओं से तैयार की गई सामग्री जैसा कि सैमुअल आई। स्टुप द्वारा पेश किए गए पेप्टाइड एम्फीफिल्स के मामले में है।[62] और (2) ओलिगोमर्स के चेन विस्तार के माध्यम से या विशिष्ट सुपरमॉलेक्यूलर रिकग्निशन मोटिफ्स द्वारा बहुलक अग्रदूतों के क्रॉसलिंकिंग के माध्यम से तैयार की गई सामग्री।[63] तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक-आधारित बहुलक एक साथ जलीय संगतता, जैव-अवक्रमणीयता, जैव-अनुकूलता, उत्तेजना-प्रतिक्रियाशीलता और अन्य सख्त मानदंडों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।[52]नतीजतन, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक को बायोमेडिकल क्षेत्र में एक मजबूत प्रणाली के रूप में लागू किया जा सकता है। ऊपर उल्लिखित अनुप्रयोगों के अलावा, अन्य महत्वपूर्ण और आकर्षक बायोमेडिकल अनुप्रयोग, जैसे प्रोटीन वितरण,[64][65] जैव चिकित्सा इमेजिंग और निदान[66][67] और ऊतक इंजीनियरिंग,[68][69] भी अच्छी तरह से विकसित हैं।

वैचारिक विस्तार

अपरंपरागत एकलकी

समय के साथ, सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के तरीकों का विस्तार हुआ है, और इसके प्रयोग करने योग्य एकलकी की सीमा में विविधता आई है। आणविक रूपांकनों की अधिकता के अलावा, डीएनए, डीएनए नैनोस्ट्रक्चर और प्रोटीन के साथ-साथ अकार्बनिक वस्तुओं जैसे जैव-अणुओं को अपरंपरागत एकलकी के रूप में हाल ही में सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के लिए जांच की गई है। इन सभी प्रकरणों में, एकलकी बहुत अधिक आकार में होते हैं, सामान्यतः कई नैनोमीटर, और गैर-सहसंयोजक पारस्परिक अन्तः क्रिया हाइड्रोजन बंधन, मेजबान-अतिथि और धातु समन्वय से भिन्न होते हैं।[70] एक उल्लेखनीय उदाहरण एमजी है2+-एटीपी-उत्तरदायी जैव-आण्विक मशीनों, चैपरोनाइन ग्रेल के बहुसंयोजक सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण की सहायता से, जिसके परिणामस्वरूप एक अत्यधिक स्थिर प्रोटीन नैनोट्यूब होता है।[71] महत्वपूर्ण रूप से, यह नैनोट्यूब एटीपीस गतिविधि दिखाता है और एटीपी के साथ इलाज किए जाने पर लघु-श्रृंखला ओलिगोमर्स में अलग हो जाता है क्योंकि घटक ग्रेल इकाइयों के उद्घाटन / समापन गतियों के कारण।

अपरंपरागत मीडिया

सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक सामान्यतः घोल में तैयार किए जाते हैं। हालाँकि विषम बहुलक गुणों की उम्मीद की जा सकती है जब इन बहुलक को पारंपरिक कार्बनिक या जलीय माध्यम के बिना तैयार किया जाता है। उदाहरण के लिए, लिक्विड क्रिस्टल मीडिया सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण के प्रारंभिक चरणों को प्रभावित कर सकता है, जैसा कि 1998 में ताकाशी काटो द्वारा भौतिक जिलेटर्स के सुपरमॉलेक्यूलर क्रॉसलिंकिंग बहुलकीकरण में प्रदर्शित किया गया था, जो एक लिक्विड क्रिस्टल भौतिक जेल बनाता है।[72] जब एकलकी को एलसी मीडिया के प्रति अत्यधिक आत्मीयता के लिए डिज़ाइन किया जाता है, तो सुपरमॉलेक्यूलर बहुलकीकरण एक ऑर्डर-बढ़ते चरण संक्रमण का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप एक कोर-शेल कॉलमर एलसी होता है।[73] सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक को ठोस अवस्था में भी तैयार किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक एकलकी के रूप में एक न्यूक्लियोबेस-एपेंडेड टेलीचेलिक ऑलिगोमर, जिसके परिणामस्वरूप इसके गर्म पिघल से ठंडा होने पर 1D फाइबर का निर्माण होता है। सामग्रियों के एक नए वर्ग के रूप में, इलेक्ट्रोड और इंटरफेस पर बनने वाले सुपरमॉलेक्यूलर बहुलक भी उपलब्ध हो जाते हैं।

संदर्भ

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