Wanneer je twee oplossingen met tegengesteld geladen polymeren (polyelektrolyten) mengt, treedt een fasescheiding op die leidt tot de vorming van een polymeerrijke fase en een restvloeistoffase. De precieze verdeling van alle onderdelen, dat wil zeggen polyelektrolyten en tegenionen, was nog niet eerder vastgesteld. Onderzoekers van de Universiteit Twente kunnen nu kwantitatief meten hoe deze onderdelen precies verdeeld zijn met behulp van Nucleaire Magnetische Resonantie (NMR) spectroscopie.
Al meer dan 90 jaar zijn scheikundigen gefascineerd door polyelektrolytcomplexen die ontstaan na menging van oplossingen van twee tegengesteld geladen polymeren. Een beter begrip van deze complexen is cruciaal voor de ontwikkeling van materialen op basis van deze complexen. Voorbeelden daarvan zijn poreuze membranen voor waterfiltratie, saloplastics die worden gebruikt als ionenuitwisselingsmembranen en op water gebaseerde extractiemedia.
Nieuwe methode
Om meer toepassingen te kunnen met deze materialen te kunnen ontwikkelen, willen wetenschappers de complexen beter begrijpen. Daarvoor ontwikkelden ze een methode. UT-promovenda en eerste auteur van het artikel, Giulia Allegri legt uit: "We introduceerden een nieuwe methode op basis van NMR-spectroscopie. Hiermee kunnen we de samenstelling van het systeem volledig kwantificeren en meten hoe alle onderdelen verdeeld zijn nadat het complex is gevormd." Dit onderzoek is de eerste keer dat alle componenten in beide fasen kwantitatief zijn bepaald.
Fasescheiding: de vorming van een polymeerrijke fase en een restvloeistoffase
Bovendien brengt NMR-spectroscopie meer voordelen met zich mee "Het protocol dat we ontwikkelden is erg snel; we kunnen een volledige analyse uitvoeren in minder dan veertig minuten", zegt co-auteur Ricardo Martinho. Allegri voegt eraan toe dat deze methode labelvrij en niet-invasief is. Ze zegt: "Polyelektrolytcomplexen komen veel voor in de natuur. We verwachten dat onze methode zal bijdragen aan een beter begrip van zowel natuurlijke polyelektrolytcomplexen als aan de verbetering van polyelektrolytcomplexmaterialen."
Meer informatie
Giulia Allegri is promovenda bij de onderzoeksgroep Molecular Nanofabrication (Faculteit TNW) onder begeleiding van Dr. Saskia Lindhoud. Dr. Ricardo Martinho is onderzoeker bij de onderzoeksgroep Biomolecular Nanotechnology (Faculteit TNW). Samen met Prof. Dr. Ir. Jurriaan Huskens, publiceerden zij hun bevindingen in een artikel, getiteld 'Distribution of polyelectrolytes and counterions upon polyelectrolyte complexation', in het wetenschappelijke tijdschrift Journal of Colloid and Interface Science. Het artikel is open access gepubliceerd en kan online worden gelezen.
