सुपरमॉलेक्यूलर पॉलीमर

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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"। अति-आणविक 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, अति-आणविक 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 बंध, चाकोजेन बंध 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। अति-आणविक बहुलक कम श्यानता वाले धातु के साथ अच्छे भौतिक गुणों को मिलाते हैं जिन्हें संभालना आसान होता है। इसके अतिरिक्त, कुछ अति-आणविक 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, अति-आणविक 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 अति-आणविक 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। अति-आणविक 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। अति-आणविक बहुलक कम श्यानता वाले धातु के साथ अच्छे भौतिक गुणों को मिलाते हैं जिन्हें संभालना आसान होता है। अति-आणविक 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 अति-आणविक बहुलक के प्राथमिक अवस्था के रूप में माना जा सकता है।[10] उसी वर्ष 1988 में, जेम्स डी. वुएस्ट ने क्रिस्टलीय अवस्था में हाइड्रोजन बंध पारस्परिक अन्तः क्रिया पर आधारित एक-आयामी समुच्चय पेश किया।[11] हाइड्रोजन बंध 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 बंध रूपांकनों का उपयोग करके तरल क्रिस्टलीय अति-आणविक बहुलक कहा।[13] 1993 में मोहम्मदरेज़ा ग़दिरी ने एक नैनोट्यूबुलर अति-आणविक बहुलक की सूचना दी, जहां एक बी-शीट बनाने वाला मैक्रोसाइक्लिक पेप्टाइड एकलकी आसन्न मैक्रोसायकल के बीच कई हाइड्रोजन बंध के माध्यम से एक साथ एकत्र 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 अति-आणविक सामग्री दिखाई।[15] छोटे अणुओं के 1डी अति-आणविक 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। उसी वर्ष 1988 में, जेम्स डी. वुएस्ट ने क्रिस्टलीय अवस्था में हाइड्रोजन बंध पारस्परिक अन्तः क्रिया पर आधारित एक-आयामी समुच्चय पेश किया। 1997 में, ई.डब्ल्यू. बर्ट मीजेर ने स्व-पूरक चौगुनी हाइड्रोजन बंध मोटिफ के रूप में यूरिडोपाइरीमिडीनोन टर्मिनी के साथ एक टेलीचेलिक एकलकी की सूचना दी और प्रदर्शित किया कि क्लोरोफॉर्म में परिणामी अति-आणविक बहुलक विलयन में तापमान-निर्भर विस्कोलेस्टिक गुण दिखाता है।[16] यह पहला प्रदर्शन है कि अति-आणविक बहुलक, जब पर्याप्त यांत्रिक रूप से मजबूत होते हैं, तो भौतिक रूप से विलयन में उलझ जाते हैं।





गठन तंत्र

अति-आणविक 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। अति-आणविक 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, अति-आणविक 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, अति-आणविक 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 श्रृंखला-विकास बहुलकीकरण, श्रृंखला-विकास मैकेनिज़्म ऑपरेटिव हैं। आजकल, एक समान उपखंड अति-आणविक बहुलकीकरण के लिए स्वीकार्य है; सम-आबंधी को इक्वल-के मॉडल (स्टेप-ग्रोथ मैकेनिज्म) और कोऑपरेटिव या न्यूक्लिएशन-इलॉन्गेशन मॉडल (श्रृंखला-विकास मैकेनिज्म) के रूप में भी जाना जाता है। एक तीसरी श्रेणी श्रेणिगत अति-आणविक बहुलकीकरण है, जिसे श्रृंखला-विकास मैकेनिज्म के एक विशेष प्रकरण के रूप में माना जा सकता है। 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।

स्टेप-ग्रोथ बहुलकीकरण

अति-आणविक पोलीमराइज़ेशन में "पाथवे-जटिलता" और "श्रृंखला-विकास" ऑपरेटिव के योजना बद्ध आरेख

अति-आणविक बहुलकीकरण में पाथवे-जटिलता और श्रृंखला-विकास मैकेनिज़्म के योजना बद्ध आरेख स्टेप-ग्रोथ मैकेनिज्म के अति-आणविक समतुल्य को सामान्यतः सम-आबंधी या इक्वल-के मॉडल के रूप में जाना जाता है (के दो पड़ोसी एकलकी के बीच कुल बाध्यकारी संचरण का प्रतिनिधित्व करता है)। सम-आबंधी अति-आणविक 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, अति-आणविक बहुलक श्रृंखला की लंबाई बढ़ जाती है क्योंकि विलयन में एकलकी की एकाग्रता बढ़ जाती है, या तापमान घट जाता है। पारंपरिक बहुसंघनन में, संघ स्थिरांक सामान्यतः बड़ा होता है जो उच्च स्तर के बहुलकीकरण की ओर जाता है; हालाँकि, एक उपोत्पाद मनाया जाता है। सम-आबंधी अति-आणविक बहुलकीकरण में, गैर-सहसंयोजक बंधन के कारण, एकलकी इकाइयों के बीच संबंध कमजोर होता है, और बहुलकीकरण की डिग्री दृढ़ता से संचरण की ताकत पर निर्भर करती है, अर्थात एकलकी इकाइयों के बीच बहुस्तरीय संचरण का अस्तित्व होता है। उदाहरण के लिए, द्विकार्यात्मक एकलकी से युक्त अति-आणविक बहुलक जिनके टर्मिनी में सिंगल हाइड्रोजन बंध डोनर/स्वीकर्ता होते हैं, सामान्यतः बहुलकीकरण की कम डिग्री के साथ समाप्त होते हैं, हालांकि क्वाड्रुपोल हाइड्रोजन बंध वाले, जैसा कि यूरिडोपाइरीमिडीनोन रूपांकनों के प्रकरण में होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च स्तर का बहुलकीकरण होता है। यूरिडोपाइरीमिडीनोन-आधारित अति-आणविक बहुलक में, अर्ध-सांद्रता पर प्रयोगात्मक रूप से मनाया गया आणविक भार 106 के क्रम में है, डाल्टन और बहुलक के आणविक भार को एकक्रियात्मक श्रृंखला-कैपर्स जोड़कर नियंत्रित किया जा सकता है।





श्रृंखला-विकास बहुलकीकरण

पारंपरिक श्रृंखला-विकास बहुलकीकरण में कम से कम दो चरण सम्मिलित होते हैं; उपक्रम और प्रसार, जबकि और कुछ प्रकरणों में समाप्ति और श्रृंखला स्थानांतरण चरण भी होते हैं। एक व्यापक अर्थ में श्रृंखला-विकास अति-आणविक 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 अंतर्गत ही बनेंगी। हालांकि, श्रृंखला-विकास अति-आणविक बहुलकीकरण के सहसंयोजक एनालॉग को महसूस करने के लिए, एक चुनौतीपूर्ण शर्त उपयुक्त एकलकी का डिज़ाइन है जो केवल आरंभकर्ताओं की क्रियाविधि से बहुलकित कर सकता है। हाल ही में जीवित विशेषताओं के साथ श्रृंखला-विकास अति-आणविक बहुलकीकरण का एक उदाहरण प्रदर्शित किया गया है।[21] इस प्रकरण में, एमाइड-एपेंडेड साइड श्रृंखला के साथ एक कटोरे के आकार का एकलकी एक गतिक रूप से इष्ट अन्तराणुविक हाइड्रोजन बंध नेटवर्क बनाता है और परिवेश के तापमान पर अति-आणविक बहुलकीकरण से अनायास नहीं गुजरता है।[22] हालांकि, एकलकी का एक एन-मिथाइलेटेड संस्करण रिंग-ओपनिंग सहसंयोजक बहुलकीकरण की तरह, अति-आणविक बहुलकीकरण के लिए अन्तराणुविक हाइड्रोजन बंध नेटवर्क खोलकर एक सर्जक के रूप में कार्य करता है। इस प्रकरण में श्रृंखला एंड अति-आणविक बहुलक के आगे विस्तार के लिए सक्रिय रहता है और इसलिए श्रृंखला-विकास मैकेनिज्म अति-आणविक बहुलक सामग्री के यथार्थ नियंत्रण की अनुमति देता है।

श्रेणिगत बहुलकीकरण

यह श्रृंखला-विकास अति-आणविक बहुलकीकरण की एक विशेष श्रेणी है, जहाँ एकलकी श्रेणी उत्पन्न करने के लिए बहुलकीकरण के प्रारम्भिक चरण में ही न्यूक्लियेट करता है और एकलकी के एक नए बैच के आगे बढ़ने पर बहुलक श्रृंखला बढ़ाव के लिए सक्रिय हो जाता है। एक व्यापक अर्थ में श्रृंखला-विकास अति-आणविक बहुलकीकरण में दो अलग-अलग चरण सम्मिलित हैं; एक कम इष्ट केंद्रक और एक इष्ट प्रसार। अधिकांश प्रकरणों में एक द्वितीयक न्यूक्लिएशन को दबा दिया जाता है और इस प्रकार परिणामी अति-आणविक 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 एकत्र 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 अति-आणविक अनिसोट्रोपिक संरचनाओं के निर्माण के लिए लागू है। कज़ुनोरी सुगियासू द्वारा एक अवधारणात्मक रूप से अलग बीजित अति-आणविक 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 (श्रेणी) के एक सोनिकेटेड मिश्रण को जोड़कर, जीवित श्रेणी वाले अति-आणविक बहुलकीकरण के माध्यम से लंबे फाइबर तैयार किए जा सकते हैं। फ्रैंक वुर्थनर ने एकलकी के रूप में क्रियाशील पेरिलीन बिसिमाइड के समान श्रेणी वाले अति-आणविक बहुलकीकरण को प्राप्त किया।[25] महत्वपूर्ण रूप से, अति-आणविक सहबहुलक तैयार करने के लिए श्रेणिगत अति-आणविक बहुलकीकरण भी लागू होता है।

उदाहरण

हाइड्रोजन बंध पारस्परिक अन्तः क्रिया

सिंगल, डबल, ट्रिपल या चौगुनी हाइड्रोजन बंध बनाने में सक्षम एकलकी का उपयोग अति-आणविक बहुलक बनाने के लिए किया गया है, और एकलकी की बढ़ी हुई संगति स्पष्ट रूप से तब संभव है जब एकलकी में हाइड्रोजन बंध डोनर / स्वीकर्ता रूपांकनों की अधिकतम संख्या हो। उदाहरण के लिए, स्व-पूरक चौगुनी हाइड्रोजन बंध टर्मिनी के साथ यूरिडोपाइरीमिडीनोन- आधारित एकलकी, पारंपरिक बहुलक के सिद्धांत के अनुसार विलयन में बहुलकित किया गया और परिवेश के तापमान पर एक अलग विस्कोलेस्टिक प्रकृति प्रदर्शित की। उन्होंने इस पद्धति को क्रिस्टलीकरण-संचालित स्व-असेंबली (CDSA) नाम दिया और यह 1D-3D में माइक्रोन-स्केल अति-आणविक अनिसोट्रोपिक संरचनाओं के निर्माण के लिए लागू है।

π-π स्टैक

बीआईएस (मेरोसायनाइन), ओलिगो (पैरा-फेनिलीनविनाइलीन) (ओपीवी), पेरिलीन बिसिमाइड (पीबीआई) डाई, साइनाइन डाई, कोरानुलीन और नैनो-ग्राफीन डेरिवेटिव जैसे सुगंधित रूपांकनों वाले एकलकी को अति-आणविक बहुलक तैयार करने के लिए नियोजित किया गया है। कुछ प्रकरणों में, कोर एरोमैटिक मोटिफ पर जुड़ी हाइड्रोजन बंध साइड श्रृंखला एकलकी को अति-आणविक बहुलक में मजबूती से पकड़ने में मदद करती है। इस श्रेणी में एक उल्लेखनीय प्रणाली एम्फ़िफ़िलिक हेक्सा-पेरी-हेक्साबेंज़ोकोरोनिन (एचबीसी) डेरिवेटिव के अति-आणविक बहुलकीकरण द्वारा गठित एक नैनोट्यूबुलर अति-आणविक बहुलक है।[26] सामान्यतः, 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 विलायक में एचबीसी एम्फीफिल्स सॉल्वोफोबिक रूप से एक 2डी बाइलेयर मेम्ब्रेन में एकत्र होते हैं, जो एक पेचदार टेप या एक नैनोट्यूबुलर बहुलक में भूमिका निभाते हैं। सायनिन डाई और जिंक क्लोरीन डाई पर आधारित संकल्पनात्मक रूप से समान एम्फीफिलिक डिजाइन भी पानी में बहुलकित होते हैं जिसके परिणामस्वरूप नैनोट्यूबुलर अति-आणविक बहुलक बनते हैं।[28][29]


मेजबान-अतिथि संचरण

मेजबान-अतिथि पूरक बाध्यकारी रूपांकनों के साथ एकलकी का उपयोग करके अति-आणविक बहुलक की एक किस्म को संश्लेषित किया जा सकता है, जैसे कि ईथर/अमोनियम आयन, कुकुर्बिटुरिलस / जीवविज्ञान, कैलीक्सेरेन / वायोलोजेन्स, साइक्लोडेक्सट्रिन/एडामैंटेन डेरिवेटिव, और पिलारेरेन/इमिडाज़ोलियम डेरिवेटिव,[30][31][32] जब एकलकी हेटेरोडिटोपिक होते हैं, तो अति-आणविक सहबहुलक 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 अति-आणविक अल्टरनेटिंग सहबहुलक का एक उदाहरण दिखाया।[34] टेकहारो हैनो ने अति-आणविक सहबहुलक 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 एरीन/सी60), डोनर-स्वीकर्ता (बिसपोर्फिरिन/ट्रिनिट्रोफ्लोरेनोन), और हैमिल्टन की एच-बंध पारस्परिक अन्तः क्रिया एबीसी अति-आणविक टेरोपोलिमर बनाने के लिए एक उच्च ऑर्थोगोनलिटी प्राप्त करने की कुंजी है।

चिरायता

दाहिनी ओर एकलकी की त्रिविम रासायनिक जानकारी को अति-आणविक बहुलक में व्यक्त किया जा सकता है।[36] पी-और एम-संरूपण के साथ पेचदार अति-आणविक 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, सामान्यतः साइड श्रृंखला 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 अति-आणविक बहुलक बनाता है। चिराल एकलकी के एक एनैन्टीओमर की थोड़ी अधिकता के परिणामस्वरूप अति-आणविक बहुलक स्तर पर दाएं हाथ या बाएं हाथ के पेचदार ज्यामिति के लिए एक मजबूत पूर्वाग्रह हुआ।[37] इस प्रकरण में, एक चिरल एकलकी के एनेंटिओमेरिक अतिरिक्त पर अनिसोट्रोपिक कारक, जी की एक विशेषता नॉनलाइनियर निर्भरता सामान्यतः देखी जा सकती है। छोटे अणु आधारित चिरल प्रणाली की तरह, एक अति-आणविक बहुलक की चिरायता भी चिरल विलायक से प्रभावित होती है। कुछ अनुप्रयोग जैसे असममित संश्लेषण के लिए उत्प्रेरक [38] और वृत्ताकार ध्रुवीकृत ल्यूमिनेसेंस को चिरल अति-आणविक बहुलक में भी देखा जाता है।

सहबहुलक

एक से अधिक एकलकी प्रजातियों से एक सहबहुलक बनता है। सहसंयोजक सहबहुलक की तैयारी के लिए उन्नत बहुलकीकरण तकनीकें स्थापित की गई हैं, हालाँकि अति-आणविक सहबहुलक अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में हैं और धीरे-धीरे प्रगति कर रहे हैं। फीहे हुआंग ने क्राउन ईथर और अमोनियम आयन टर्मिनी दोनों को ले जाने वाले दो हेटेरोडिटोपिक एकलकी से अति-आणविक अल्टरनेटिंग सहबहुलक का एक उदाहरण दिखाया। हाल के वर्षों में, यादृच्छिक, वैकल्पिक, ब्लॉक, ब्लॉकी, या आवधिक जैसे अति-आणविक सहबहुलक की सभी प्रशंसनीय श्रेणी को व्यापक अर्थों में प्रदर्शित किया गया है।[39]


गुण

पिछले 30 वर्षों में, अति-आणविक 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

अति-आणविक बहुलक के महत्वपूर्ण गुणों में से एक एकलकी सरणी में उनकी प्रतिवर्ती संचरण है। जब एकलकी के बीच संचरण पर्याप्त रूप से मजबूत होती है, तो दिलचस्प भौतिक गुणों की परिकल्पना की जा सकती है। एक अति-आणविक बहुलक की ऊष्मागतिकी स्थिरता को संघ स्थिरांक, K का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है, जब Kass ≤ 104m-1, बहुलक समुच्चय सामान्यतः आकार में छोटे होते हैं और कोई दिलचस्प गुण नहीं दिखाते हैं किन्तु जब Kass≥ 1010m−1, गतिशीलता की कमी के कारण अति-आणविक बहुलक सहसंयोजक की तरह ही व्यवहार करता है। तो, एक इष्टतम Kass = 104–1010m-1 कार्यात्मक अति-आणविक बहुलक के उत्पादन के लिए प्राप्त करने की आवश्यकता है। अति-आणविक बहुलक की गतिशीलता और स्थिरता प्रायः एडिटिव्स (जैसे सह-विलायक या श्रृंखला-कैपर) के प्रभाव से प्रभावित होती है। स्थिरता (आसान प्रसंस्करण और पुनर्चक्रण), इलेक्ट्रॉनिक्स, और दवा के साथ-साथ सौंदर्य प्रसाधनों में कई अनुप्रयोग उपलब्ध हो गए हैं। जब एक अच्छा विलायक, उदाहरण के लिए क्लोरोफॉर्म, एक निष्क्रिय विलायक में अति-आणविक बहुलक में जोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए हेप्टेन, बहुलक अलग हो जाता है। हालांकि, कुछ प्रकरणों में, सह-विलायक अति-आणविक बहुलक के स्थिरीकरण/अस्थिरीकरण में योगदान करते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोकार्बन विलायक में हाइड्रोजन बंध पोर्फिरीन-आधारित एकलकी का अति-आणविक बहुलकीकरण, जिसमें हाइड्रोजन बंध स्केवेंजिंग अल्कोहल की एक मिनट की मात्रा होती है, अलग-अलग रास्ते दिखाता है, अर्थात बहुलकीकरण कूलिंग के साथ-साथ हीटिंग दोनों के पक्ष में होता है, और इसे ऊष्मीय बाइसिग्नेट अति-आणविक बहुलकीकरण के रूप में जाना जाता है। एक अन्य उदाहरण में, एकलकी और पानी के बीच विशिष्ट हाइड्रोजन बंध पारस्परिक अन्तः क्रिया के कारण, एपोलर विलायक में आणविक रूप से घुलने वाले पानी के अणु, जैसे मिथाइलसाइक्लोहेक्सेन, कम तापमान पर अति-आणविक बहुलक का हिस्सा बन जाते हैं।[40]


स्व-चिकित्सा

अति-आणविक 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 अति-आणविक रबर, सामग्री के दो टूटे हुए किनारों को एक साथ दबाकर स्वयं को ठीक कर सकता है।[42] इस प्रकरण 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 बंध फिर से बनते हैं, जिससे गैप बंद हो जाता है। प्रभावशाली रूप से, हाइड्रोजन बंध का गतिशील व्यवहार सामग्री के गुणों से समझौता नहीं करता है। एक सामग्री की उच्च यांत्रिक शक्ति और स्व-उपचार क्षमता सामान्यतः 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 (e = 1.4 gpa) 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।

हाइड्रोजन-बंध आधारित सेल्फ-हीलिंग 'सुपरमॉलेक्यूलर रबर' (ए) और 'पॉलिमर ग्लास' (बी) के उदाहरण।

एक अन्य रणनीति शीर्ष भाग और पश्च भाग 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 बंध इसे अति-आणविक नेटवर्क बनाने में सक्षम बनाते हैं। इस प्रकार, एक बेजान सामग्री जो कमरे के तापमान पर स्वयं ठीक हो सकती है, हाल तक एक चुनौती बनी रही। इस प्रकरण 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। कैटेकोल और फेरिक के बीच समन्वय की संचरण का लाभ उठाते हुए, शोधकर्ताओं ने पीएच-नियंत्रित स्व-उपचार अति-आणविक बहुलक विकसित किया।[45] मोनो- बीआईएस- और ट्रिस्केटेहचोल-Fe3+ का गठन परिसरों को pH द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जिनमें से बिस और ट्रिस्केटेहचोल-Fe3+ कॉम्प्लेक्स इलास्टिक मोडुली के साथ-साथ सेल्फ-हीलिंग क्षमता दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, ट्रिस्केटेहचोल-Fe3+ होने के बाद इसके सामंजस्य और आकार को पुनर्स्थापित कर सकता है। श्रृंखला-फोल्डिंग पॉलिइमाइड और पाइरेनिल-एंड-कैप्ड श्रृंखला अति-आणविक नेटवर्क को उत्पन्न करता हैं।[46]





ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक

प्रकाश-से-चार्ज रूपांतरण प्राप्त करना कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रणालियों में पूर्वापेक्षित कदम है।[47] अति-आणविक 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 बंध 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 परिस्थितियों 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, अति-आणविक बहुलक गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं के संयोजन के माध्यम से खुद को जोड़ते हैं। इस तरह के गठन के तरीके अति-आणविक 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 अति-आणविक बहुलक की एकलकी इकाइयों को संशोधित करके, अति-आणविक बहुलक बायोमेडिकल क्षेत्र में विभिन्न प्रकार के कार्यों और अनुप्रयोगों को महसूस कर सकते हैं।[52] साथ ही, उनकी प्रतिवर्ती और गतिशील प्रकृति अति-आणविक बहुलक को बायोडिग्रेडेबल बहुलक बनाती है। बायो-डिग्रेडेबल,[53][54] जो सहसंयोजक बहुलक के कठिन-से-निम्नीकरण मुद्दे पर विजय प्राप्त करता है और अति-आणविक 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, अति-आणविक बहुलक की जैव अनुकूलता को बढ़ाता है।[55][56]


बायोमेडिकल एप्लिकेशन

जैव अवक्रमण और बायोकम्पैटिबिलिटी में उत्कृष्ट प्रकृति के साथ, अति-आणविक बहुलक दवा वितरण, जीन अभिकर्मक और अन्य बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के विकास में काफी संभावनाएं दिखाते हैं। इसी तरह, अति-आणविक बहुलक गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं के संयोजन के माध्यम से खुद को जोड़ते हैं।[52]

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

जीन ट्रांसफ़ेक्शन: जीन थेरेपी के क्षेत्र में प्रभावी और कम-विषैले गैर-विषैले कैटायन बहुलकीकरण वेक्टर (आणविक जीव विज्ञान) अत्यधिक वांछित हैं।[52]गतिशील और उत्तेजना-उत्तरदायी गुणों के कारण, अति-आणविक बहुलक जीन ट्रांसफ़ेक्शन के लिए वैक्टर के निर्माण के लिए एक ठोस मंच प्रदान करते हैं। β-सैक्लोडेक्सट्रिन डिमर (रसायन विज्ञान) के साथ फेरोसीन डिमर के संयोजन से, एक रेडॉक्स-कंट्रोल अति-आणविक बहुलक सिस्टम को वेक्टर के रूप में प्रस्तावित किया गया है। सीओएस कोशिकाओं, सीओएस-7 कोशिकाओं में, यह अति-आणविक 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 अति-आणविक 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। अति-आणविक बहुलक के लिए, डायनेमिक नेटवर्क के लिए डिसोसिएशन कैनेटीक्स एसपीएन (अति-आणविक बहुलक नेटवर्क) के भौतिक डिजाइन और यांत्रिक गुणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।[59] बहुलक क्रॉसलिंक डायनामिक्स के पृथक्करण दर को बदलकर, अति-आणविक बहुलक में समायोज्य यांत्रिक गुण होते हैं। अति-आणविक 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 यूरिल, सीबी 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 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 बहुलकित करके, अंतराआण्विक 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 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 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 हाइड्रोफोबिक उपसमूह संरचना हैं।

जैव-पदार्थ

विशिष्ट, दिशात्मक, ट्यून करने योग्य और प्रतिवर्ती गैर-सहसंयोजक पारस्परिक अन्तः क्रिया वाले अति-आणविक बहुलक जैव-पदार्थ के साथ-साथ बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद होने चाहिए। उदाहरण के लिए, अति-आणविक बहुलक की उत्क्रमणीय प्रकृति जैव-पदार्थ 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, अति-आणविक बायोमटेरियल्स को मोटे तौर पर वर्गीकृत किया जा सकता है: (1) आणविक स्टैकिंग रूपांकनों की एक-आयामी से तैयार की गई सामग्री जैसा कि सैमुअल आई स्टुप द्वारा पेश किए गए पेप्टाइड एम्फीफिल्स के प्रकरण में है।[62] और (2) ओलिगोमर्स के श्रृंखला विस्तार के माध्यम से या विशिष्ट अति-आणविक रिकग्निशन मोटिफ्स द्वारा बहुलक अग्रदूतों के क्रॉसलिंकिंग के माध्यम से तैयार की गई सामग्री।[63]

तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए अति-आणविक 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]परिणामतः, अति-आणविक 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, अति-आणविक 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 अति-आणविक 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 एमजी2+ है, एटीपी-उत्तरदायी जैव-आण्विक मशीनों, चैपरोनाइन ग्रेल के बहुसंयोजक अति-आणविक 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

अति-आणविक बहुलक सामान्यतः घोल में तैयार किए जाते हैं। हालाँकि विषम बहुलक गुणों की परिकल्पना 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 अति-आणविक बहुलकीकरण के प्रारंभिक चरणों को प्रभावित कर सकता है, जैसा कि 1998 में ताकाशी काटो द्वारा भौतिक जिलेटर्स के अति-आणविक 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 अति-आणविक बहुलकीकरण एक ऑर्डर-बढ़ते चरण संक्रमण का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप एक कोर-शेल कॉलमर एलसी होता है।[73] अति-आणविक 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 अंतरापृष्ठ पर बनने वाले अति-आणविक बहुलक भी उपलब्ध हो जाते हैं।

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