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When Soft Matter Goes Really Soft – A New Paradigm for Star Polymer Self-Assembly

Descripción del proyecto

«Estrellas» blandas con brazos que danzan al son del autoensamblaje

Las piezas de Lego llevan casi un siglo fomentando la creatividad de los más jóvenes. Entre otras cosas, lo hacen simplemente animando a los niños a conceptualizar el modo de crear superficies curvas apilando bloques de construcción rígidos de forma gradual. Si esos mismos pequeños bloques fuesen maleables, la cantidad de formas que se podrían crear aumentaría enormemente. El proyecto financiado con fondos europeos Star Polymers está aprovechando la capacidad de reconfiguración para el autoensamblaje de supramoléculas sintéticas. El paradigma se basa en bloques de construcción con forma de estrella (polímeros de estrella) con «brazos» que pueden cambiar de formación. La colocación de la parte que repele los disolventes hacia el exterior y la que atrae los disolventes hacia el núcleo generará una estructuración interna espontánea que oriente el autoensamblaje para crear nuevas categorías de materia blanda.

Objetivo

Biologic supramolecular assemblies, e.g. virus capsids and multiprotein complexes, show unprecedented complexity compared to man-made structures. A key feature of the building blocks facilitating the emergence of this structural complexity is their deformability. This enables them to reconfigure during assembly to find optimum orientations within the superstructure.
Here, I propose to exploit the concept of reconfigurability as design criterion for developing a new class of colloidal building blocks. Where currently available hard particles fail to form macroscopic structures due to lack of building block uniformity and undesired metastable states encountered during assembly, introducing flexibility will prevent these adverse characteristics.
The envisioned building blocks are based on polymer grafted cores, where the attached polymers arms comprise solvophilic and solvophobic blocks. The limited number of arms have significant conformational freedom, a feature absent in traditional hard particles. The solvophobic segments, located at the particle’s periphery, drive spontaneous polymer micro-phase separation into patchy domains which are then locked into place. These patches imprint directional interactions to guide self-assembly and are linked to the core via flexible solvophilic polymers, enabling patch fluctuations. The resulting patch adaptability prevents the system from getting trapped in non-equilibrium states and relaxes stringent requirements on geometric uniformity, promoting the formation of long-range ordered assemblies. Following simulation studies, these soft particles should have propensity to order into ‘open’ (quasi)crystalline lattices providing unique photonic, mechanical and porous characteristics.
Complementing my physical/polymer synthetic background with pioneering analytic tools, e.g. time-resolved scattering and in situ electron microscopy, this project will detail a new paradigm for self-assembly and the importance of patch flexibility.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) H2020-MSCA-IF-2018

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Coordinador

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN
Aportación neta de la UEn
€ 175 572,48
Dirección
GROENE LOPER 3
5612 AE Eindhoven
Países Bajos
Región
Zuid-Nederland Noord-Brabant Zuidoost-Noord-Brabant
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 175 572,48