Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Duke Üniversitesi’nden bilim insanları, polimerleri güçlendirecek yeni bir strateji geliştirdi. Makine öğrenimi ile belirlenen ferrosen tabanlı çapraz bağlayıcı moleküller, polimerlerin yırtılmadan önce daha fazla kuvvete dayanmasını sağlıyor. Bu sayede plastiklerin ömrü uzayabilir ve atık miktarı azalabilir.
MAKİNE ÖĞRENİMİNDEN DESTEK
Araştırma ekibi, mekanik kuvvete tepki veren ‘mekanofor’ adı verilen moleküllere odaklandı. Daha önce zayıf çapraz bağlayıcıların çatlak yayılımını yavaşlatarak malzemeyi güçlendirdiği biliniyordu. Bu çalışmada, binlerce ferrosen türevi arasından en uygun adayları belirlemek için sinir ağı tabanlı bir yapay zekâ modeli kullanıldı.
BİN MOLEKÜLDEN SEÇİM
Cambridge Yapısal Veritabanı’ndan alınan 5.000 ferrosen yapısı tarandı. Önce 400 molekül hesaplamalı simülasyonlarla değerlendirildi, ardından bu verilerle geliştirilen model, geriye kalan 4.500 yapı ile türetilmiş 7.000 yeni bileşiğin dayanıklılık potansiyelini tahmin etti. Özellikle ferrosen halkalarına bağlı büyük ve hacimli grupların yırtılma direncini artırdığı bulundu.
DÖRT KAT DAYANIKLI POLİMER
Seçilen adaylardan biri olan m-TMS-Fc, poliakrilat polimer zincirlerini birbirine bağlamak için kullanıldığında, standart ferrosen çapraz bağlayıcılı polimerlere kıyasla yaklaşık dört kat daha dayanıklı bir malzeme ortaya çıktı. Bu, plastiklerin kullanım ömrünü uzatarak üretim ve atık miktarını azaltma potansiyeli sunuyor.
GELECEK UYGULAMALAR
Araştırmacılar, aynı makine öğrenimi yöntemini renk değiştiren, katalitik özellik kazanan veya biyomedikal uygulamalara uygun mekanoforlar belirlemek için de kullanmayı planlıyor. Ayrıca, metal içeren az incelenmiş mekanoforlara yönelerek malzeme yelpazesini genişletmeyi hedefliyor.
