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Jul 07, 2023

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Sebbene i materiali ibridi organico-inorganici abbiano svolto un ruolo indispensabile come materiali meccanici1,2,3,4, ottici5,6, elettronici7,8 e biomedici9,10,11, le molecole ibride organico-inorganiche isolate (attualmente limitate a composti covalenti12,13) sono usati raramente per preparare materiali ibridi, a causa dei comportamenti distinti dei legami covalenti organici14 e dei legami ionici inorganici15 nella costruzione molecolare. Qui integriamo i tipici legami covalenti e ionici all'interno di una molecola per creare una molecola ibrida organico-inorganica, che può essere utilizzata per sintesi dal basso verso l'alto di materiali ibridi. Una combinazione dell'acido tiottico covalente organico (TA) e dell'oligomero inorganico di carbonato di calcio ionico (CCO) attraverso una reazione acido-base fornisce una molecola ibrida TA-CCO con la formula molecolare rappresentativa TA2Ca(CaCO3)2. La sua doppia reattività che coinvolge la copolimerizzazione del segmento TA organico e del segmento CCO inorganico genera le rispettive reti covalenti e ioniche. Le due reti sono interconnesse tramite complessi TA-CCO per formare una struttura bicontinua covalente-ionica all'interno del materiale ibrido risultante, poli (TA-CCO), che unifica proprietà meccaniche paradossali. Il legame reversibile dei legami Ca2+–CO32− nella rete ionica e dei legami S–S nella rete covalente garantisce la rilavorabilità del materiale con modellabilità simile alla plastica preservando la stabilità termica. La coesistenza di comportamenti simili alla ceramica, alla gomma e alla plastica all'interno del poli(TA-CCO) va oltre le attuali classificazioni dei materiali per generare una "plastica ceramica elastica". La creazione dal basso verso l’alto di molecole ibride organiche-inorganiche fornisce un percorso fattibile per l’ingegneria molecolare di materiali ibridi, integrando così la metodologia classica utilizzata per la produzione di materiali ibridi organici-inorganici.

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