نوسان خودمختار زنجیره های پلیمری ناشی از واکنش بلوسوف-ژابوتینسکی

ما رفتارهای خود نوسانی دو نوع زنجیره پلیمری ناشی از واکنش بلوسوف-ژابوتینسکی (BZ) را بررسی کردیم. یکی از N-isopropylacrylamide (NIPAAm) و کاتالیزور Ru واکنش BZ، و دیگری شامل NIPAAm، کاتالیزور Ru، و اسید acrylamide-2-methylpropanesulfonic (AMPS) با یک دامنه بار منفی به عنوان محل کنترل حلالیت بود. مقایسه دو نوع سیستم خود نوسانی نشان داد که بخش AMPS آنیونی زنجیره پلیمری به طور قابل‌توجهی بر رفتار خود نوسانی تحت شرایط شدید اسیدی تأثیر می‌گذارد. دوره های خود نوسانی برای دو نوع زنجیره پلیمری خود نوسان با تغییر غلظت اولیه سه بستر BZ و دما مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه، نشان داده شد که دوره خود نوسانی را می توان با غلظت بسترهای BZ و دما کنترل کرد. علاوه بر این، انرژی‌های فعال‌سازی دو نوع زنجیره پلیمری خود نوسانی مقادیر مشابهی را با واکنش‌های BZ معمولی نشان می‌دهد، یعنی شامل سیستم پلیمری خود نوسانی با نصف Ru نمی‌شود. علاوه بر این، روشن شد که انرژی فعال سازی به سختی تحت تأثیر غلظت اولیه سه بستر BZ قرار گرفت.

1. مقدمه

گزارش های زیادی در مورد نانو دستگاه ها و ماشین های مولکولی بر اساس DNA، پروتئین ها و پلیمرها وجود دارد [1-5]. علاوه بر این، دستگاه‌های مولکولی ساخته‌شده با استفاده از توالی‌های پایه DNA، علاقه قابل توجهی ایجاد کرده‌اند، زیرا DNA می‌تواند برای برنامه‌ریزی مولکولی استفاده شود [6-11]. از توالی های پایه DNA می توان برای طراحی نانوساختارهای DNA دو بعدی و سه بعدی در محلول استفاده کرد. ساختارهای DNA با استفاده از یک موتیف سفت و سخت شامل چندین اتصال DNA و بلوک های ساختمانی طراحی شده اند. با این حال، نانوساختارهای DNA برای حرکت دینامیکی بیش از حد صلب هستند. بنابراین، مواد مبتنی بر پلیمری پاسخگو به محرک برای ساخت دستگاه‌های مولکولی و ماشین‌های مولکولی مورد بررسی قرار گرفته‌اند [12-16]. خواص و عملکرد مواد پلیمری پاسخگو به محرک ها را می توان توسط محرک های خارجی تغییر داد. اخیراً، پلی (N-isopropylacrylamide) پاسخگو به حرارت (PNIPAAm) به ویژه برای استفاده در دستگاه های میکروسیال مورد بررسی قرار گرفته است [17،18]. برای هدایت مواد پلیمری پاسخگو به محرک ها، دستگاه های خارجی برای کنترل محرک های خارجی مورد نیاز است.

در مقابل ، سیستم های ارگانیک می توانند حرکت خودمختار را بدون محرک های خارجی ایجاد کنند. به منظور تولید ماشینهای مولکولی خودمختار که شبیه به موجودات زنده است ، مواد پلیمری خاص خودجوش تهیه و مورد بررسی قرار گرفته است [19-21]. منبع انرژی موجود در این مواد پلیمری خودخاسته ، واکنش بلوزوف-زابوتینسکی (BZ) است. واکنش BZ یک واکنش نوسان مشهور است که با نوسانات ردوکس خود به خود همراه است تا طیف گسترده ای از پدیده های غیرخطی ایجاد کند [22-27]. فرآیند کلی واکنش BZ اکسیداسیون یک بستر آلی توسط یک ماده اکسید کننده در حضور یک کاتالیزور در شرایط کاملاً اسیدی است. در واکنش BZ ، تغییرات در حالت اکسیداسیون روتنیم تریس (2،2′-بیپیریدین) ، کاتالیزور فلز در واکنش BZ ، به صورت دوره ای رخ می دهد. با تغییر وضعیت اکسیداسیون کاتالیزور RU ، حلالیت کاتالیزور RU به طور همزمان تغییر می کند. در مطالعات قبلی ، زنجیرهای پلیمری به صورت کووالانسی به کاتالیزور RU پیوند خورده اند تا انرژی شیمیایی را به نیروی محرکه برای نوسانات زنجیره ای پلیمر تبدیل کنند [21]. از آنجا که حالت اکسیداسیون از نیمه کاتالیزور RU در واکنش BZ تغییر می کند ، حلالیت زنجیره پلیمر به طور همزمان تغییر می کند. در نتیجه ، زنجیره های پلیمری خودشناس تحت تجمع و تفکیک بر روی خودشناختی ناشی از واکنش BZ در شرایط دمای ثابت قرار می گیرند. در تحقیقات قبلی ، هارا و همکاران. زنجیره های پلیمری خودشناس خود را با اسید سولفونیک آکریلامید-2-متیل پروپان (AMPS) ایجاد کرد [28]. زنجیره های پلیمری حاوی AMPS می توانند خودشناختی را کنترل کنند و در شرایط عاری از اسید باعث ایجاد ویسکوزیته شوند [29،30]. با این حال ، تأثیر غلظت سه بستر Bz و تأثیر دما بر رفتار خودشناس (شکل موج و دوره) روشن نشده بود ، به خصوص در مورد مقایسه با زنجیره های پلیمری خودشناس معمولی (پلی (NIPAAM-C o-ru (BPY)₃) در شرایط کاملاً اسیدی. این اطلاعات دقیق در مورد زنجیره های پلیمری خودخاسته در طراحی روبات های مولکولی خودمختار جدید به طور قابل توجهی مهم است.

در اینجا ، ما با استفاده از دو نوع زنجیره پلیمری ، تأثیر دامنه آنیونی را در زنجیره پلیمر بر رفتار خودشناختی بررسی می کنیم: یک سیستم شامل NIPAAM و کاتالیزور BZ RU ، یعنی پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) ، و دیگری شامل NIPAAM ، کاتالیزور RU و آمپول های با بار منفی به عنوان یک محل کنترل حلالیت ، یعنی پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps). با استفاده از دو نوع زنجیره پلیمری خودخاسته ، تأثیر دامنه آنیونی را بر دمای محلول بحرانی پایین (LCST) و رفتارهای خاص خودکشی در شرایط اسیدی قوی بررسی کردیم. علاوه بر این ، تأثیرات غلظت اولیه بسترهای واکنش BZ و درجه حرارت در دوره دو نوع زنجیره های پلیمری خودخاسته روشن شد. برخی از نتایج (شکل 6 و 7) قبلاً در گزارش قبلی گنجانده شده بود [31]. با این حال ، این گزارش همکار مورد بررسی قرار نگرفت و تعداد صفحات مجاز محدود بود. بنابراین ، در این مقاله ، به منظور شفاف سازی رفتارهای خودشناس دو نوع زنجیره های پلیمری با جزئیات بیشتر ، ما اطلاعات بیشتری (رفتارهای خاص خود ، LCST و رابطه بین دما و دوره) و توجه بیشتر ارائه می دهیم و بیشتربحث در مورد داده هاما معتقدیم که این داده های جدید در طراحی روبات های مولکولی خودمختار با کارایی بالا بسیار مهم هستند.

2. بخش آزمایشی

2. 1سنتز پلی (Nipaam-Co-Ru (BPY)₃-co-amps)

پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C O-AMPS) (شکل 1) توسط پلیمریزاسیون رادیکال با استفاده از NIPAAM ، AMPS و RU (BPY) سنتز شد₃مونومرها ، و 2،2 ′ -azobisisobutyronitrile (AIBN) به عنوان آغازگر ، در مخلوطی از اتانول و آب (1: 1 وزنی/وزنی ٪) ، با غلظت کل مونومر 20 درصد وزنی در 60 درجه سانتیگراد. ترکیب خوراک nipaam بود: ru (bpy)₃: amps = 40:10:50 (درصد وزنی). مخلوط واکنش حاصل به مدت 4 روز در برابر آب دیالیز شد و پس از آن اتانول به مدت 3 روز و سپس یخ زدگی خشک شد.

2. 2سنتز پلی (Nipaam-Co-Ru (BPY)₃)

پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) (شکل 2) توسط پلیمریزاسیون رادیکال با استفاده از NIPAAM و RU (BPY) سنتز شد₃مونومرها ، و AIBN در اتانول ، با غلظت کل مونومر 20 درصد وزنی ، در دمای 60 درجه سانتیگراد. ترکیب خوراک nipaam بود: ru (bpy)₃= 10:90 (درصد وزنی). مخلوط واکنش حاصل به مدت 4 روز در برابر آب دیالیز شد و پس از آن اتانول به مدت 3 روز و سپس یخ زدگی خشک شد.

2. 3اندازه گیری دمای محلول بحرانی پایین (LCST)

LCST های پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps) و پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) محلول در حالتهای کاهش یافته و اکسیده شده به ترتیب با استفاده از عوامل اکسید کننده و کاهش یافته اندازه گیری شد. محلول های پلیمری 0. 5 درصد وزنی در حالت های کاهش یافته و اکسیده شده با حل پلیمر در یک HNO 0. 3 M تهیه شد₃راه حل های آبی از جمله 5 میلی متر CE (بنابراین₄)₂یا 5 میلی متر CE₂(بنابراین₄)₃، به ترتیب. اندازه گیری LCST برای محلول های پلیمر با یک اسپکتروفتومتر (مدل V-630 ، JASCO ، توکیو ، ژاپن) مجهز به همزن مغناطیسی و یک کنترلر ترموستاتیک انجام شد. اندازه گیری LCST با استفاده از طول موج 570 نانومتر به دلیل نقطه ایزوسبسی برای محلول های پلیمری در حالت های کاهش یافته و اکسیده شده انجام شد. تغییر در انتقال (٪) برای محلول های پلیمر با افزایش دما با سرعت 0. 5 درجه سانتیگراد در دقیقه اندازه گیری شد.

2. 4اندازه گیری انتقال از خود ارتباط برقرار می کند

محلول های پلیمری خودشناس با حل کردن پلیمر (0. 5 درصد وزنی) در یک محلول آبی حاوی سه بستر Bz ، یعنی اسید نیتریک (HNO) تهیه شد.₃) ، برمات سدیم (NABRO₃) ، و اسید مالونیک (MA). انتقال خودشناس از محلول های پلیمر در دمای ثابت (18 درجه سانتیگراد) با هم زدن اندازه گیری شد. طول موج 570 نانومتر برای تشخیص تغییرات در انتقال ، که مبتنی بر تخریب تجمع خودمختار پلیمرها است ، استفاده شد. این امر به این دلیل است که 570 نانومتر نقطه ایزوسیت از حالتهای کاهش یافته و اکسیده شده RU (BPY) است₃قطعه در زنجیره پلیمر [21،28]. دوره زمانی انتقال در 570 نانومتر با استفاده از یک اسپکتروفتومتر (مدل JASCO V-630) مورد بررسی قرار گرفت.

3. نتایج و بحث

شکل 3 رابطه بین انتقال و دما برای پلی را نشان می دهد (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps) و پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) راه حل ها. LCST های پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C O-AMPS) در حالتهای کاهش یافته و اکسیده شده به ترتیب 5/13 درجه سانتیگراد و 48 درجه سانتیگراد بود. در مقابل ، برای پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) ، LCST ها در حالت های کاهش یافته و اکسیده شده به ترتیب 31. 5 درجه سانتیگراد و 36 درجه سانتیگراد بودند. LCST محلول پلی (NIPAAM) 31 درجه سانتیگراد بود [32]. بنابراین ، LCST پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) در حالت اکسیده شده کمی بالاتر از محلول پلی (NIPAAM) بود. در حالت کاهش یافته ، LCST تقریباً مشابه محلول پلی (NIPAAM) بود. این نتیجه نشان داد که حلالیت RU (BPY)₃3+ قطعه در زنجیره پلیمر بالاتر از RU (BPY) بود₃2+این تفاوت در حلالیت منشأ خودشناختی نوری زنجیره پلیمر بود. در مورد محلول پلیمری حاوی AMPS ، LCST های موجود در حالت های کاهش یافته و اکسیده شده به طور قابل توجهی با پلی متفاوت بودند (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) راه حل. در حالت کاهش یافته ، LCST محلول پلیمر حاوی AMPS 18 درجه سانتیگراد نسبت به پلی کاهش یافته است (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) راه حل. این LCST پایین به تعامل بین دامنه AMPS با بار منفی و کاهش RU (BPY) نسبت داده شد₃2+ قطعه. یعنی دامنه AMPS در زنجیره پلیمر با RU (BPY) در تعامل است₃2+ قطعه در بین زنجیره های پلیمری و زنجیره های پلیمری که در دماهای پایین جمع می شوند. از طرف دیگر ، در حالت اکسیده شده ، LCST در مقایسه با پلی 12 درجه سانتیگراد افزایش یافته است (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) راه حل. به طور کلی ، LCST از NIPAAM با دامنه شارژ به دلیل افزایش آبگریز زنجیره پلیمر افزایش یافته است. بنابراین ، دامنه AMPS و RU (BPY)₃3+ به سختی در مقایسه با تعامل با RU (BPY) تعامل داشت₃2+ ، و نصف آمپر LCST را به همان دلیل NIPAAM با دامنه شارژ افزایش داد.

شکل 4 و 5 رفتارهای خودجوش پلی را نشان می دهد (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps) و پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) محلول ها ، به ترتیب ، با غلظت های مختلف برمات سدیم در دمای 18 درجه سانتیگراد ، و غلظت ثابت MA ([MA] = 0. 1 متر) و HNO₃([HNO₃] = 0. 3 متر). همانطور که در شکل 4 و 5 نشان داده شده است ، خودشناختی زنجیره های پلیمری توسط واکنش BZ القا شد. تغییر رنگ خودمختار محلول پلیمر در حالتهای کاهش یافته و اکسیده شده نمی تواند با انتقال خودشناس تشخیص داده شود زیرا اندازه گیری نوری از طول موج 570 نانومتر ، نقطه ایزوسبی از حالتهای کاهش یافته و اکسیده شده RU استفاده می کند (bpy)₃قطعه در زنجیره پلیمر. به منظور القاء خودمختاری خودمختار زنجیره های پلیمری توسط واکنش BZ ، محلول پلیمر و محلول های سه بستر BZ درست قبل از شروع اندازه گیری انتقال مخلوط شدند. به طور کلی ، با افزایش استحکام یونی ، حلالیت زنجیره پلیمری بار کاهش می یابد. در اینجا ، مقاومت یونی محلول پلیمر زیاد بود زیرا واکنش BZ به غلظت بالایی از بسترهای BZ نیاز دارد. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است ، در ابتدای خودشناختی ، مقادیر انتقال در حالت کاهش یافته کم بود ، یعنی پایه و اساس خودشناختی شامل یک مقدار انتقال کم بود. مقدار انتقال با اندازه تجمع پلیمر تعیین می شود. بنابراین ، اندازه کل پلیمر در حالت کاهش یافته در نتیجه کاهش حلالیت به دلیل قدرت یونی بالا محلول افزایش یافته است.

در حین خاص خود ، هنگامی که RU (BPY)₃قطعه در زنجیره پلیمر از حالت کاهش یافته به حالت اکسیده شده تغییر یافته است ، مقدار انتقال به سرعت افزایش می یابد زیرا حلالیت زنجیره پلیمر همانطور که در شکل 3A نشان داده شده است افزایش یافته است. این نتیجه نشان داد که مقدار زیادی از پلیمرهای جمع شده در حالت کاهش یافته مقدار کمی از پلیمرهای جمع شده در حالت اکسیده شده را به دلیل تغییر در آبگریز زنجیره پلیمر ناشی از واکنش BZ جدا می کند. علاوه بر این ، با پیشرفت خودآزمایی ، دامنه خودفولیت با زمان کاهش می یابد ، یعنی خودکشی میرایی به نمایش می گذارد. مکانیسم میرایی را می توان به شرح زیر توضیح داد: در واکنش BZ ، زمان در حالت کاهش یافته بسیار طولانی تر از حالت اکسیده شده است. بنابراین ، حلالیت کم زنجیره پلیمر در حالت کاهش یافته وضعیت تجمع پلیمر را در رفتار خاص خود تعیین می کند. همانطور که خودشناختی تجمع تجمیع تجمع تکرار می شود ، اندازه کل پلیمر در حالت کاهش یافته به دلیل آبگریز بودن زنجیره پلیمر افزایش یافته است. بنابراین ، پس از شروع کار انتقال خودشناختی ، دامنه خودجوش هرگز بهبود نیافته است زیرا حالت تجمع پلیمر از نظر ترمودینامیکی در محلول پلیمری پایدار است. سرانجام ، خودشناختی کاملاً خاتمه یافت.

علاوه بر این، همانطور که در شکل 4A, B نشان داده شده است، خط پایه خود نوسانی افزایش یافته و به تدریج کاهش یافته است. محلول پلیمری و محلول های سه بستر BZ (HNO₃، MA و NaBrO₃) بلافاصله قبل از اندازه گیری مخلوط شدند. در شکل 4A،B، زمانی که قدرت یونی به سرعت افزایش یافت، زنجیره پلیمری سنگدانه های پلیمری بسیار بزرگی را تشکیل داد. این پدیده را می توان در بسیاری از انواع زنجیره های پلیمری مشاهده کرد. بنابراین، سنگدانه های پلیمری بیش از حد بزرگ با گذشت زمان از هم جدا شدند و خط پایه خود نوسانی به تدریج افزایش یافت. متعاقباً، زنجیره پلیمری جداشده در حالت کاهش‌یافته، به دلیل آبگریزی قوی زنجیره پلیمری با کاهش Ru(bpy) دوباره انباشته شد.₃. یعنی در ابتدای خود نوسانی در شکل 4A, B، خط پایه پایین به دلیل قدرت یونی محلول بود و متعاقباً، خط پایه کاهشی به تجمع زنجیره پلیمری با Ru(Ru) کاهش یافته نسبت داده شد. bpy)₃نصفهدر شکل 4C،D، خط پایه خود نوسانی از ابتدای خود نوسانی به دلیل قدرت یونی بالا و تجمع زنجیره های پلیمری به طور قابل توجهی کوچک بود. زنجیره های پلیمری به شدت انباشته شدند، بنابراین خط پایه افزایش پیدا نکرد.

علاوه بر این، طول عمر خود نوسانی با افزایش غلظت برومات سدیم کاهش یافت. در مورد [NaBrO₃] = 0. 2 و 0. 3 M، زمان خود نوسانی بیش از 20000 ثانیه بود. در مقابل، زمانی که [NaBrO₃] = 0. 6 و 0. 7 M، طول عمر خود نوسانی حدود 8000 ثانیه بود. به عنوان غلظت NaBrO₃افزایش، قدرت یونی محلول پلیمری افزایش یافت. بنابراین، با غلظت بالای NaBrO₃و در مدت زمان کوتاه تر، سنگدانه های پلیمری بزرگ حتی در حالت اکسید شده به سختی تفکیک می شوند. بنابراین، خود نوسانی در مقایسه با آزمایش با استفاده از غلظت کم NaBrO در دفعات کوتاه‌تری متوقف شد.₃.

در مورد poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃) محلول، زمانی که [NaBrO₃] = 0. 3 M (شکل 5A)، در آغاز خود نوسانی (حدود 0-5000 ثانیه)، خط پایه خود نوسانی به طور قابل توجهی بالاتر از محلول های پلیمری حاوی AMPS بود. این نتیجه نشان داد که اثر قدرت یونی برای poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃) برای poly(NIPAAm-co-Ru(bpy) کوچکتر بود₃- co-AMPS) زیرا زنجیره پلیمری حاوی AMPS دارای بخش های AMPS بار منفی (40 مول درصد) است. در مقابل، زمانی که [NaBrO₃] = 0. 7 M (شکل 5B)، شروع رفتار خود نوسانی (حدود 0-3000 ثانیه) شبیه رفتار poly(NIPAAm-co-Ru(bpy) بود.₃- co-AMPS) (شکل 4 را ببینید). این نتیجه نشان داد که قدرت یونی بالا باعث تجمع پلی (NIPAAm-co-Ru(bpy) شده است.₃) در ابتدای خود نوسانی.

همانطور که در شکل 5 الف نشان داده شده است، زمانی که خود نوسانی تکرار شد، خط پایه خود نوسانی به تدریج کاهش می یابد زیرا اندازه دانه پلیمری در حالت کاهش یافته با زمان افزایش می یابد. پس از کاهش خط مبنا، مقدار انتقال پلی(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃) دوباره افزایش یافت. در مطالعه قبلی، این رفتار با استفاده از زنجیره های پلیمری خود نوسان با متاکریلامیدوپروپیل تری متیل آمونیوم کلرید (MAPTAC) با بار مثبت مشاهده شد [33]. در انتقال خود نوسانی محلول پلیمری حاوی MAPTAC، مقدار عبوری کاهش یافته اولیه دوباره افزایش می یابد. این پدیده در تفکیک مستقل سنگدانه های پلیمری بزرگ در نتیجه نیروی دافعه الکترواستاتیکی جزء MAPTAC سرچشمه می گیرد. در مورد poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃- محلول co-AMPS)، هنگامی که انتقال خود نوسانی شروع به تضعیف کرد، دامنه کاهش یافته هرگز بهبود نمی یابد. زنجیره پلیمری حاوی AMPS دارای هر دو بخش آنیونی و کاتیونی بود. بنابراین، برهمکنش‌های بین و درون الکترواستاتیکی بین زنجیره‌های پلیمری منجر به تجمع پلیمری شد و سنگدانه‌های پلیمری بزرگ هرگز در طول خود نوسانی جدا نشدند. در مقابل، زنجیره پلیمری حاوی MAPTAC فقط یک بخش کاتیونی داشت. این تفاوت در حالت باردار زنجیره پلیمری به تفاوت در رفتارهای خود نوسانی پلیمرها نسبت داده می شود. پلی(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃) فقط بار مثبت داشت. بنابراین، نیروی دافعه قسمت دارای بار مثبت، تجزیه را تشویق کرد. همانطور که در شکل 5 الف نشان داده شده است، خط پایه خود نوسان پس از حدود 15000 ثانیه به دلیل تفکیک سنگدانه های پلیمری در حالت کاهش یافته دوباره افزایش یافت. در مورد شکل 5B، پس از حدود 3000 ثانیه، خط پایه خود نوسانی به دلیل تفکیک سنگدانه های پلیمری افزایش یافت. علاوه بر این، طول عمر خود نوسانی برای poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃) محلول با افزایش غلظت NaBrO کاهش یافت₃واداستحکام یونی محلول ها تأثیر قابل توجهی در حلالیت زنجیره پلیمر داشت. مقدار انتقال پایه برای پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) وقتی [نبرو متفاوت بود₃] = 0. 3m و [nabro₃] = 0. 7 متر در همان شیوه با نتایج به دست آمده با محلول پلیمری حاوی AMPS. بنابراین ، طول عمر پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) محلول تحت تأثیر غلظت NABRO قرار گرفت₃به همان روشی که پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps).

شکل 6 و 7 توطئه های لگاریتمی دوره را در برابر غلظت اولیه یک بستر نشان می دهد ، با غلظت ثابت دو بستر دیگر Bz در دمای ثابت (T = 18 درجه سانتیگراد). همانطور که در شکل 6 و 7 نشان داده شده است ، تمام توطئه های لگاریتمی روابط خطی خوبی را به نمایش گذاشتند. دوره ، t (ها) ، از خودشناختی می تواند به عنوان [بستر] B بیان شود ، جایی که A و B ثابت های تجربی هستند و براکت ها غلظت اولیه را نشان می دهند. هنگامی که غلظت NABRO₃و MA تغییر یافت ، مقادیر B تقریباً مشابه با دو نوع زنجیره های پلیمری بود. در مقابل ، همانطور که در شکل 6c و 7c نشان داده شده است ، مقدار B پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) کوچکتر از پلی (Nipaam- C o-ru (BPY) بود₃- C o-amps). این نتیجه نشان داد که غلظت H + می تواند دوره خودفول نوری را برای پلی افزایش دهد (NIPAAM- C O-RU (BPY)₃) در مقایسه با پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps). ما در نظر گرفتیم که این اثر مربوط به دامنه AMPS به شدت اسیدی در زنجیره پلیمری خودشناس است. علاوه بر این ، همانطور که در شکل 6c و 7c نشان داده شده است ، دوره ها در مقایسه با نمونه های معمولی (Nipaam-Co-RU (BPY) دارای ویژگی های مختلفی هستند₃) ژل [34]. در مورد پلی [nipaam-co-ru (bpy)₃] ژل ، دوره با افزایش HNO افزایش می یابد₃تمرکز. به طور کلی ، دوره خودجوش با افزایش غلظت اولیه بسترهای BZ به دلیل افزایش فرکانس برخورد در بسترهای BZ کاهش می یابد. در این شرایط آزمایشی ، بنابراین ، با افزایش غلظت اولیه اسید نیتریک ، دوره های دو نوع زنجیره پلیمر کاهش می یابد.

شکل 8 و 9 وابستگی آرنیوس را به دما در غلظت ثابت دو بستر دیگر BZ نشان می دهد. اندازه گیری پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃- C o-amps) و پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) به ترتیب در محدوده دمایی 18-48 درجه سانتیگراد و 18-30 درجه سانتیگراد انجام شد. در مورد poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃رفتار خود نوسانی را نمی توان در دمای 36 درجه سانتیگراد بالا اندازه گیری کرد. این به این دلیل است که LCST در حالت اکسید شده 36 درجه سانتیگراد بود. بنابراین، در دمای بالای 36 درجه سانتیگراد، poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)₃) در حالت احیا و اکسید شده تجمع یافته و خود نوسانی رخ نداده است. همانطور که در شکل 8 و 9 نشان داده شده است، همه نمودارها دارای یک رابطه خطی هستند، یعنی تأثیر دما بر دوره از روند یکسانی پیروی می کند. علاوه بر این، روشن شد که انرژی های فعال سازی خود نوسانی به سختی تحت تأثیر غلظت اولیه سه بستر BZ همانطور که در شکل های 8D و 9D نشان داده شده است. علاوه بر این، انرژی‌های فعال‌سازی دو زنجیره پلیمری خود نوسانی تقریباً همان مقدار واکنش BZ معمولی بود، یعنی شامل سیستم پلیمری خود نوسان با بخش Ru [35] نمی‌شود. این نتایج نشان داد که زنجیره پلیمری به طور کووالانسی به Ru(bpy) متصل است.₃هنگامی که poly(NIPAAm-co-Ru(bpy) واکنش را مهار نکرد₃- C o-amps) و پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) مورد استفاده قرار گرفتند.

4. نتیجه گیری

در این مطالعه، رفتارهای خود نوسانی دو نوع زنجیره پلیمری را بررسی کردیم. LCSTهای دو نوع زنجیره پلیمری خود نوسانی به دلیل تأثیر دامنه AMPS با بار منفی به طور قابل توجهی متفاوت بودند. این تفاوت قابل توجه در حلالیت را می توان به رفتار متفاوت در خود نوسان نسبت داد. نشان داده شد که رفتار خود نوسانی (شکل موج و طول عمر) به طور قابل توجهی تحت تأثیر قدرت یونی محلول پلیمری قرار گرفت. علاوه بر این، مشخص شد که دوره خود نوسانی را می توان با غلظت اولیه سه بستر BZ و دما کنترل کرد. علاوه بر این، نشان داده شد که انرژی های فعال سازی خود نوسانی به سختی تحت تأثیر غلظت اولیه سه بستر BZ قرار گرفت. انرژی‌های فعال‌سازی دو نوع زنجیره پلیمری تقریباً مشابه واکنش BZ معمولی بود، یعنی سیستم پلیمری خود نوسانی با بخش Ru را شامل نمی‌شد. این نتایج روشن کرد که زنجیره پلیمری به طور کووالانسی به Ru(bpy) متصل شده است.₃وقتی poly(NIPAAm-co-Ru(bpy) واکنش را مهار نمی کند₃- C o-amps) و پلی (Nipaam- C o-ru (BPY)₃) مورد استفاده قرار می گیرند.

قدردانی ها

این کار تحت نظارت سازمان توسعه انرژی و فناوری صنعتی جدید ژاپن (NEDO) تحت برنامه کمک هزینه تحقیقات فناوری صنعتی در سال 2011 انجام شد. 90452135).