Van liponzuur kun je een deels supramoleculair netwerk maken dat enorm taai is en bovendien zelfherstellend. Prima lijm, schrijven onderzoekers van het Feringa Nobel Prize Scientist Joint Research Center in Shanghai in Science Advances.

Dat onderzoekscentrum maakt sinds oktober vorig jaar deel uit van de East China University of Science and Technology (ECUST). Feringa, die daar een aanstelling heeft als buitengewoon hoogleraar, is eennalaatste auteur van de publicatie.

(Alfa-)liponzuur, ook bekend als ALA of thioctic acid, wordt door dieren van nature aangemaakt als cofactor voor een aantal enzymen, onder meer binnen de citroenzuurcyclus. Als zodanig is de stof essentieel voor het metabolisme. Met name in de VS wordt het op grote schaal verkocht als voedingssupplement.

In het molecuul zit aan één uiteinde een carboxygroep. Aan het andere zitten twee zwavelatomen. Normaal gesproken vormen die samen een disulfidebinding, zodat je ter plekke een ringstructuur krijgt. Verwarm je liponzuur tot boven het smeltpunt (ongeveer 70 °C) dan gaan die ringen open en kunnen de zwavelatomen nieuwe disulfidebindingen vormen met soortgenoten in een ander molecuul. Zo krijg je dus vanzelf een polymeer. Laat je het afkoelen, dan vormen zich ook nog waterstofbruggen tussen de carboxylgroepen en krijg je een tamelijk stevige kunststof.

Nadeel is alleen dat die kunststof niet stabiel is. Aan elk uiteinde houd je een ‘los’ zwavelradicaal over dat de neiging heeft bestaande disulfidebindingen te verbreken teneinde zelf een van beide zwavelatomen te kunnen binden.

Het idee is nu om het te stabiliseren door twee extra ingrediënten door de smelt te mengen: 1,3-diisopropenylbenzeen dat een covalente crosslink kan vormen tussen twee van die zwavelradicalen, en ijzerchloride waarvan de Fe³⁺-ionen elk een drietal carboxygroepen (als COO^-) kunnen binden op een manier die veel steviger is dan de eerder genoemde waterstofbruggen.

Het resulterende materiaal is zó taai dat het met een mes haast niet is te snijden. Het is op te rekken tot meer dan honderdmaal de oorspronkelijke lengte zonder dat het scheurt.

En áls het scheurt, dan herstelt zich dat vanzelf wanneer je de oppervlakken tegen elkaar drukt. De bedenkers vermoeden dat dan eerst de niet-covalente bindingen (dus de waterstofbruggen en de binding met Fe³⁺) zich herstellen. Dat trekt de breukvlakken dicht genoeg tegen elkaar om de uitruil van disulfidebindingen weer op gang te brengen, over de kloof heen.

Dat het spul te gebruiken is als lijm, komt zowel door de elasticiteit als door de mogelijkheid om waterstofbruggen te vormen met andere oppervlakken. Het is met succes uitgetest op glasplaatjes, en zelfs op teflon dat normaal nauwelijks is te lijmen - kennelijk vormt het waterstofbruggen met fluoratomen die uit het oppervlak steken.

bron: Rijksuniversiteit Groningen, Science Advances