من خصائص البوليمرات الصلابة وقدرتها على التمدد ويتحكم في ذلك المسافات البينية بين ذراتها طبقًا لعلم التوضع “toplology”، وحيث أنه عند تَكوُّن المادة تصبح تلك المسافات البينية ثابتة لا تتغير إلا بوجود مؤثر كيميائي كما في حالة تحول كرة من المطاط إلى الحالة الصلبة، فقد أراد العلماء تكوين مادة يمكنها التحول من حالة إلى أخرى والعكس مع الحفاظ على الثبات البيني في كل حالة.
إن المادة الجديدة تُعرَف بـ”أقفاص المعدن العضوي البوليمرية” (polymer metal-organic cages) أو اختصارًا “polyMOCs” إذ أنها تتكون مما يشبه أقفاصًا من ذرات معدنية تتصل ببعضها عن طريق روابط مرنة من البوليمر ويصل البوليمر بالمعدن نوع من الروابط الوسيطة، تُدعَى اللجائن “ligands”.
الذرات المعدنية التي اُستخدِمت كانت البلاديوم، والتي تستطيع الواحدة منها أن ترتبط مع أربعة لجائن فتكون ما يشبه قفصًا صلبًا، وباختلاف النسبة المستخدمة من البالاديوم تختلف كم المجموعات المكونة من تلك الأقفاص. وقد اُستخدِم في تلك الدراسة قفصان مختلفا الحجم: واحد به 24 ذرة بالاديوم و48 لجائن، والآخر مكون من 3 ذرات بالاديوم و6 لجائن.
وللوصول لهذا استخدموا جزيئات حساسة للضوء تُدعَى “DTE”، وأضافوها إلى اللجائن وعند تعرضها إلى الضوء تكون روابط بداخل اللجائن تشبه الحلقات فتساعد على أن تتباعد ذرات النيتروجين في نهاية اللجائن عن بعضها، وبازدياد الزاوية بين ذرتي النهاية تستطيع كل منها أن ترتبط بذرة بالاديوم فيزداد حجم القفص.
قام العلماء بإضاءة ضوء أخضر، فوجدوا أن الحلقة التي تكونت قد تفككت، فقلت الزاية بين ذرتي النيتروجين وأصبحت المجموعات في حجم أصغر. وفي ظل هذا الحجم تصبح المادة لدنة وأكثر مرونة بنسبة عشر مرات حتى إذا ما قُطِعت تستطيع أن تلتئم في وجود ازدياد طفيف في درجات الحرارة.
لذا فإن قدرة المادة الجديدة على التحول من الحالة الصلبة ثم إلى حالة تستطيع فيها التمدد والالتئام، وفي النهاية إلى حالة لدنة هي لمعجزة وستمكننا من إصلاح العديد من المواد البلاستيكية دون الحاجه إلى التخلص منها، كما أنها ستساهم كغطاء واقٍ للسيارات والأقمار الصناعية؛ مما يوفر لها الفرصة لمعالجة ما يتلف منها، وذلك بالطبع بعد استبدال البالاديوم -المعدن النادر والغالي- بآخر أكثر وجودًا وأقل ثمنًا.
كما أنه نتيجة خصائص البوليمرات يمكن استخدام أي بوليمر وإن كان المستخدم في هذه الحالة هو “بولي إيثلين جليكول”.
كتابة: سيلفيا أمير
مراجعة: أحمد علاء
تصميم: عمر حسن
تحرير: اسلام حمدي
