CAREER: Controlling mechanical properties of materials using photoactive metal coordination bonds

职业:利用光活性金属配位键控制材料的机械性能

基本信息

  • 批准号:
    1653892
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 59.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-01 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this CAREER project funded by the Chemical Structure, Dynamics & Mechanisms B Program of the Chemistry Division and the Polymers Program of the Division of Materials Research, Professor Alexis Ostrowski from Bowling Green State University is conducting fundamental research focused on controlling the optical and mechanical properties of materials by integrating transition metal ions within polymers. Polymers are widespread and have become an indispensable part of life. Different polymers have different properties and applications. Polymers incorporating photoactive metal ions allow the tuning of optical and mechanical properties of the polymers with light. These polymers can potentially be used as advanced healable or scratch-resistant coatings. They may also be patterned using light and used for biological applications such as tissue engineering. For her educational plan, Professor Ostrowski is working to promote community and student engagement by connecting chemistry to students' everyday lives through exploration of polymers from local plants. She is also developing low cost mobile-phone based technologies for do-it-yourself color measurements. These low cost technologies are useful tools for teaching students spectroscopy and photochemistry.In more technical terms, Professor Ostrowski's goal is to control the mechanical properties of materials by controlling the metal coordination bonding interactions in the polymers. To enable the design of such materials, a deep understanding of the mechanisms involved in the metal-polymer assembly and reactivity is required. To develop these structure-function relationships, the dynamics of the metal-coordination interactions in the metallopolymer systems are varied in order to change the bulk properties (e.g. stiffness and elasticity, and photoreactivity). Previous work has focused on materials with ligands presenting specific coordination geometry, and metal ions that lack photochemical reactivity. This project focuses on developing materials with variable ligand binding geometries. Specific systems include 1) biocompatible polysaccharide polymers (e.g. alginate) and 2) model synthetic polymers containing tunable ligand groups-- both coordinated to a variety of transition metals such as iron, cobalt, copper and manganese in different oxidation states.
在这个由化学部的化学结构、动力学机制B计划和材料研究部的聚合物计划资助的CAREER项目中,来自Bowling绿色州立大学的Alexis Ostrowski教授正在进行基础研究,重点是通过将过渡金属离子整合到聚合物中来控制材料的光学和机械性能。 聚合物应用广泛,已成为生活中不可或缺的一部分。 不同的聚合物具有不同的性能和应用。 掺入光活性金属离子的聚合物允许用光调节聚合物的光学和机械性质。 这些聚合物可潜在地用作高级可愈合或耐刮擦涂层。它们也可以使用光进行图案化,并用于生物学应用,如组织工程。 对于她的教育计划,教授奥斯特洛夫斯基正在努力促进社区和学生的参与,通过从当地植物的聚合物的探索化学连接到学生的日常生活。 她还在开发低成本的基于手机的技术,用于自己动手测量颜色。 这些低成本技术是教授学生光谱学和光化学的有用工具。用更专业的术语来说,Ostrowski教授的目标是通过控制聚合物中的金属配位键相互作用来控制材料的机械性能。 为了设计这种材料,需要深入了解金属-聚合物组装和反应性所涉及的机制。为了发展这些结构-功能关系,改变金属聚合物体系中金属-配位相互作用的动力学,以改变本体性质(例如刚度和弹性,以及光反应性)。 以前的工作集中在具有呈现特定配位几何形状的配体的材料,以及缺乏光化学反应性的金属离子。该项目的重点是开发具有可变配体结合几何形状的材料。 具体的系统包括1)生物相容性多糖聚合物(例如藻酸盐)和2)含有可调配体基团的模型合成聚合物-两者都与各种过渡金属如不同氧化态的铁、钴、铜和锰配位。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Photoreactivity and Enhanced Mechanical Properties and Water Stability in Polysaccharide-Based Films Using Vanadium Ion Coordination
  • DOI:
    10.1021/acsapm.1c01371
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Carina Haddad;E. Edirisinghe;Hope M. Brown;Alexis D. Ostrowski
  • 通讯作者:
    Carina Haddad;E. Edirisinghe;Hope M. Brown;Alexis D. Ostrowski
Supramolecular elastomers: Switchable mechanical properties and tuning photohealing with changes in supramolecular interactions
  • DOI:
    10.1002/pola.28972
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. Razgoniaev;Kirill I Mikhailov;Filipp A. Obrezkov;E. Butaeva;Alexis D. Ostrowski
  • 通讯作者:
    A. Razgoniaev;Kirill I Mikhailov;Filipp A. Obrezkov;E. Butaeva;Alexis D. Ostrowski
Fe(III)-polyuronic acid photochemistry: radical chemistry in natural polysaccharide
Fe(III)-聚糖醛酸光化学:天然多糖中的自由基化学
  • DOI:
    10.1007/s43630-021-00014-0
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Karunarathna, M. H.;Ayodele, Mayokun J.;Giammanco, Giuseppe E.;Brugh, Alexander M.;Muizzi, Dayana A.;Bauman, Mariia A.;Torelli, Andrew T.;Alabanza, Anginelle M.;Forbes, Malcolm D.;Ostrowski, Alexis D.
  • 通讯作者:
    Ostrowski, Alexis D.
Invisibility Cloaks and Hot Reactions: Applying Infrared Thermography in the Chemistry Education Laboratory
隐形斗篷和热反应:红外热成像技术在化学教育实验室中的应用
  • DOI:
    10.1021/acs.jchemed.9b00789
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Green, Travis C.;Gresh, Rebekkah H.;Cochran, Desiree A.;Crobar, Kaitlyn A.;Blass, Peter M.;Ostrowski, Alexis D.;Campbell, Dean J.;Xie, Charles;Torelli, Andrew T.
  • 通讯作者:
    Torelli, Andrew T.
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Alexis Ostrowski其他文献

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