Collaborative Research: Mechanochemistry of Metallocenes

合作研究:茂金属的机械化学

基本信息

  • 批准号:
    1904373
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-08-15 至 2023-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

With this award, the Macromolecular, Supramolecular and Nanochemistry Program in the Division of Chemistry is funding Professor Chuanbing Tang of the University of South Carolina and Professor Stephen L. Craig of Duke University to develop a new class of polymers (plastics) that respond to specific types of stress. Synthetic polymers are versatile, processable, light weight, and have tunable mechanical properties, making them useful in everyday life. These metal-containing polymers made by the Tang group are used to make polymer materials that respond to physical pressures but are stable at high temperatures. The team's research explores the design and potential uses of mechanochemically-controlled plastics. Such plastics may be recycled by physical manipulation rather than re-melting, ultimately resulting in energy-savings during reuse. Outreach activities include the Chem-STAR program that provides research resources to primarily undergraduate institutions in the Raleigh-Durham area. Economically disadvantaged and minority students are also mentored and exposed to cutting-edge research through American Chemical Society Project SEED summer research program at the University of South Carolina. This project is focused on developing synthetic approaches toward main-chain metallocene-containing polymers and studying their mechanochemical reactivity. The research plan utilizes ring-opening metathesis polymerization to synthesize well-defined main-chain metallocene polymers and copolymers. Experimental characterization of metallocene mechanochemistry is carried out through a combination of state-of-the-art techniques in polymer sonochemistry and single molecule force spectroscopy. Metallocene lability in polymers is further investigated using computational models that simulate forces applied at the molecular level. Mechanistic studies are conducted in order to elucidate the relative contribution of peeling versus shearing at the molecular scale. The overarching goal of this work is to understand the mechanisms and structure-activity relationship underlying the highly selective mechanochemical scission of metal-cyclopentadienyl bond. This work has the potential to develop synthetic polymers that are mechanically responsive and thermally stable, both of which are important for reusability and recyclability of most commodity polymers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
凭借该奖项,化学系的高分子、超分子和纳米化学项目正在资助南卡罗来纳大学的 Chuanbing Tang 教授和杜克大学的 Stephen L. Craig 教授开发一类新的聚合物(塑料),该聚合物可响应特定的压力的类型。合成聚合物用途广泛、可加工、重量轻,并且具有可调节的机械性能,使其在日常生活中很有用。唐氏集团制造的这些含金属聚合物用于制造能够响应物理压力但在高温下稳定的聚合物材料。 该团队的研究探索了机械化学控制塑料的设计和潜在用途。此类塑料可以通过物理操作而不是重新熔化来回收,最终在再利用过程中节省能源。 外展活动包括 Chem-STAR 计划,该计划主要向罗利-达勒姆地区的本科院校提供研究资源。 经济上处于不利地位的学生和少数族裔学生还可以通过南卡罗来纳大学的美国化学会项目 SEED 夏季研究项目获得指导并接触前沿研究。 该项目的重点是开发主链含茂金属聚合物的合成方法并研究其机械化学反应性。 该研究计划利用开环复分解聚合来合成明确的主链茂金属聚合物和共聚物。 茂金属机械化学的实验表征是通过结合聚合物声化学和单分子力谱的最先进技术来进行的。 使用模拟分子水平上施加的力的计算模型进一步研究了聚合物中茂金属的不稳定性。 进行机理研究是为了阐明分子尺度上剥离与剪切的相对贡献。 这项工作的首要目标是了解金属-环戊二烯基键高度选择性机械化学断裂的机制和构效关系。这项工作有潜力开发出具有机械响应性和热稳定性的合成聚合物,这两者对于大多数商品聚合物的可重复使用性和可回收性都很重要。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的知识产权进行评估,被认为值得支持。优点和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis of cationic cobaltocenophane monomers: Isomerization and ring-opening metathesis polymerization
阳离子钴茂单体的合成:异构化和开环复分解聚合
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2022.124544
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Cha, Yujin;Hwang, JiHyeon;Ramos, Luis;Lin, Huina;Zhu, Tianyu;Tang, Chuanbing
  • 通讯作者:
    Tang, Chuanbing
Mechanochemistry of Cationic Cobaltocenium Mechanophore
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  • DOI:
    10.1021/jacs.1c05233
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Cha, Yujin;Zhu, Tianyu;Sha, Ye;Lin, Huina;Hwang, JiHyeon;Seraydarian, Matthew;Craig, Stephen L.;Tang, Chuanbing
  • 通讯作者:
    Tang, Chuanbing
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  • DOI:
    10.1038/s41557-020-00600-2
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    21.8
  • 作者:
    Zhang, Yudi;Wang, Zi;Kouznetsova, Tatiana B.;Sha, Ye;Xu, Enhua;Shannahan, Logan;Fermen;Lin, Yangju;Tang, Chuanbing;Craig, Stephen L.
  • 通讯作者:
    Craig, Stephen L.
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    Chuanbing Tang

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