तारे के आकार का बहुलक

तारे के आकार के बहुलक एक केंद्रीय कोर से जुड़ी कई (कम से कम तीन) रैखिक श्रृंखलाओं वाली एक सामान्य संरचना के साथ शाखाओं (बहुलक रसायन विज्ञान) का सबसे सरल वर्ग है। बहुलक का कोर, या केंद्र, परमाणु, अणु या बृहत् अणु हो सकता है; शृंखलाएँ, या भुजाएँ, चर-लंबाई वाली जैविक शृंखलाओं से बनी होती हैं। तारे के आकार के बहुलक जिसमें भुजाएँ लंबाई और संरचना में समान होती हैं, उन्हें सजातीय माना जाता है, और चर लंबाई और संरचनाओं वाले को विषम माना जाता है।

तारे के आकार के बहुलक का अद्वितीय आकार और संबंधित गुण, जैसे उनकी सुसंबद्ध संरचना, उच्च शाखा घनत्व, प्रभावशाली संश्लेषिक क्रम, और अद्वितीय प्रवाहिकीय उन्हें औषध वितरण में उपयोग के लिए विश्वासनीय उपकरण बनाती है, अतः जैवचिकित्सा अभियांत्रिकी, तापसुघट्य (थर्माप्लास्टिक), और नैनो इलेक्ट्रॉनिक्स अन्य अनुप्रयोगों के बीच है।

इतिहास
1948 में बहु-शृंखला बहुलक का अध्ययन करते समय ताराकृति के बहुलक की सूचना सबसे पहले जॉन शेफजेन और पॉल फ्लोरी ने दी थी; उन्होंने तारे के आकार के पॉलियामाइड्स को संश्लेषित किया। ताराकृति के बहुलक के बारे में अगला प्रमुख प्रकाशन 1962 में मौरिस मॉर्टन एट अल द्वारा किया गया था। उनके शोध ने पहला अध्ययन प्रस्तुत किया जिसमें अच्छी तरह से परिभाषित ताराकृति वाले बहुलक बनाने के लिए एक विधि का प्रदर्शन किया गया; यह क्रम सजीव आयनिक बहुलकीकरण के माध्यम से था। तब से तारे के आकार के बहुलक की विशेषताओं, संश्लेषण और अनुप्रयोगों पर कई अध्ययन किए गए हैं और अध्ययन का एक सक्रिय क्षेत्र बना हुआ है।

नामकरण
विभिन्न नियामक निकायों (शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ (आईयूपीएसी), सीएएस, एमडीएल सूचना प्रणाली) में नामकरण पर सिफारिशें अभी भी व्यापक रूप से भिन्न हैं। आईयूपीएसी के अनुसार तारे के आकार के बहुलक को एक तारा उपसर्ग द्वारा नामित किया जाता है जिसे आगे f- तारे के रूप में निर्दिष्ट किया जा सकता है जब शाखाओ की संख्या ज्ञात हो। उदाहरण (पॉलीए; पॉलीबी; पॉलीसी) तीन शाखा वाली प्रजातियों के साथ एक विविधतापूर्ण (विषम) तारा बहुलक के लिए, लेकिन शाखाओ की एक अपरिभाषित संख्या और शाखाओ का वितरण होगा। जब भुजाओं की संख्या और उसका वितरण ज्ञात हो तो इसे उदाहरण के लिए 6-तारा-(पॉलीए(एफ3); पॉलीबी(एफ3)) के रूप में नामित किया जा सकता है, जहां समग्र रूप से 6 भुजाएं सम्मिलित हैं जिनमें से 3 में पॉलीए बहुलक सम्मिलित हैं। शाखाओ की केवल एक प्रजाति (समान रसायन और ग्राम अणुक द्रव्यमान) वाले सितारों को नियमित तारे (होमोआर्म भी कहा जाता है) कहा जाता है। एक से अधिक भुजाओं वाली प्रजातियों वाले सितारों को विभिन्न प्रकार के सितारों (हेटेरो-आर्म) के रूप में नामित किया गया है।

संरचना
तारे के आकार के बहुलक में एक बहुक्रियाशील केंद्र होता है जिसमें से कम से कम तीन बहुलक श्रृंखलाएँ (शाखाये) विकीर्ण होती हैं। ये शाखाये रासायनिक रूप से समान (होमोस्टार) या भिन्न ( हेटेरोआर्म तारा) हो सकते हैं। इसके अतिरिक्त, अलग-अलग शाखाये कई बहुलक से बने हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप तारा-ब्लॉक बहुलक या तारा सह-बहुलक होते हैं। तारे के आकार के बहुलक के अद्वितीय गुण उनकी रासायनिक संरचना के साथ-साथ उनकी भुजाओं की लंबाई और संख्या से आते हैं।

गतिशील और प्रवाहिकीय गुण
तारे के आकार के बहुलक द्वारा प्रदर्शित सबसे दिलचस्प विशेषताओं में से कुछ समान आणविक भार और एकलक रचना के रैखिक एनालॉग्स की तुलना में उनके अद्वितीय प्रवाहिकीय और गतिशील यांत्रिक विश्लेषण हैं। सामान्य रूप से, उनके पास एक ही आणविक भार के रैखिक एनालॉग्स की तुलना में छोटे द्रवगतिकीय त्रिज्या, परिभ्रमण की त्रिज्या और कम आंतरिक श्यानता होती है। आंतरिक श्यानता बढ़ी हुई कार्यक्षमता और शाखाओं के आणविक भार के साथ बढ़ जाती है, कार्यक्षमता के प्रभाव के साथ अंततः संतृप्त हो जाती है, जिससे श्यानता केवल शाखाओ के आणविक भार पर निर्भर हो जाती है। हेटेरोआर्म तारों ने होमोस्टार की तुलना में श्यानता और द्रवगतिकीय त्रिज्या देखी है। यह बढ़ी हुई प्रतिकारक अंतःक्रियाओं के कारण होता है जो विभिन्न भुजाओं के बीच अधिक संख्या में विषम संपर्क के परिणामस्वरूप होती हैं। इसके अतिरिक्त, तारे के आकार के बहुलक तुलनीय रैखिक एनालॉग्स की तुलना में कम गलनांक, बहुलक के कम क्रिस्टलीकरण और क्रिस्टलीयता की कम श्रेणी प्रदर्शित करते हैं।

स्व-समन्वायोजन
ताराकृति के बहुलक के अद्वितीय स्व-समन्वायोजन गुण उन्हें औषध वितरण और बहु-चरण प्रक्रियाओं जैसे कार्बनिक / अकार्बनिक सामग्रियों को अलग करने जैसे अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए अनुसंधान का एक विश्वासनीय क्षेत्र बनाते हैं। सामान्य रूप से, तारे के आकार के बहुलक में उनके समान, समान आणविक भार रैखिक श्रृंखलाओं की तुलना में उच्च महत्वपूर्ण कणपुंज सांद्रता होती है, और इसलिए एकत्रीकरण संख्या कम होती है। तारे के आकार के बहुलक के साथ-साथ चयनात्मक विलायक विकल्प के कार्यात्मक समूहों के अतिरिक्त उनके एकत्रीकरण गुणों को प्रभावित कर सकते हैं। समान आणविक भार को बनाए रखते हुए कार्यात्मक समूहों की संख्या बढ़ाने से एकत्रीकरण संख्या कम हो जाती है। हेटेरोआर्म बहुलक को विशेष रूप से रोचक अधिआण्विक संरचनाओं जैसे सितारों, खंडित रिबन, और कोर-शेल-परिमण्डल कणपुंज समन्वायोजन में एकत्र करने के लिए दिखाया गया है, जो उनके शाखाओ की समाधान में घुलनशीलता पर निर्भर करता है, जो तापमान, पीएच, विलायक आदि में परिवर्तन से प्रभावित हो सकता है। इन स्व-समन्वायोजन गुणों में पूरे तारा बहुलक की विलयशीलता और समाधान में अन्य विलेय के लिए निहितार्थ हैं। हेटेरोआर्म बहुलक के लिए, विलेयता श्रृंखलाओं के आणविक भार में वृद्धि से तारे की समग्र विलयशीलता बढ़ जाती है। कुछ हेटेरोआर्म तारा-ब्लॉक बहुलक को जल-कार्बनिक विलायक पायस को स्थिर करने के लिए दिखाया गया है, जबकि अन्य ने कार्बनिक समाधानों में अकार्बनिक लवणों की घुलनशीलता को बढ़ाने की क्षमता का प्रदर्शन किया है।

संश्लेषण
तारे के आकार के बहुलक को विभिन्न तरीकों से संश्लेषित किया जा सकता है। सबसे सामान्य संश्लेषण में एक आर्म-फर्स्ट दृष्टिकोण सम्मिलित है, जिसमें सजीव श्रृंखलाओं को चालक के रूप में उपयोग किया जाता है, और एक कोर-फर्स्ट दृष्टिकोण, जिसमें कोर को चालक के रूप में उपयोग किया जाता है। अन्य संश्लेषिक मार्गों में नियंत्रित सोल-जेल प्रक्रियाएं, समूह स्थानांतरण बहुलकीकरण, संक्रमण धातु उत्प्रेरण, सजीव अपक्षालक बहुलकीकरण, सजीव धनायनिक बहुलकीकरण, वलय विभंग बहुलकीकरण, वलय-विभंग ध्वनि बहुलकीकरण (आरओएमपी), और नियंत्रित मूलभूत बहुलकीकरण सम्मिलित हैं।

आर्म-फर्स्ट
आर्म-फर्स्ट में (जिसे आर्म-इन या अभिसरण दृष्टिकोण के रूप में भी जाना जाता है विधि, ज्ञात विशेषताओं के साथ एकल-क्रियात्मक सजीव बहुलकीकरण को प्रतिक्रिया में प्रणेता के रूप में उपयोग किया जाता है। उनकी श्रृंखला के अंत में सक्रिय स्थल को उपयुक्त रूप से प्रतिक्रियाशील बहुआयामी बहुलक कोर (जिसे संयोजक अभिकर्ता के रूप में भी जाना जाता है) जिसके साथ तारे के आकार का बहुलक बनाने के लिए प्रत्यक्ष रूप से प्रतिक्रिया दी जा सकती है।। इस दृष्टिकोण में परिणामी तारा-बहुलक में सजातीय श्रृंखला समूह होते हैं। प्रथम शाखा संश्लेषित क्रम वास्तव मे ताराकृति के बहुलक का सबसे प्रभावशाली संश्लेषण है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक चरण को प्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित और मूल्यांकन किया जा सकता है; रससमीकरणमितीय से पहले शाखाओ और कोर को अलग किया जा सकता है और उनकी विशेषता बताई जा सकती है, और फिर अंतिम तारा-बहुलक की कार्यक्षमता को परिशुद्ध रूप से और प्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है।

प्रथम शाखा संश्लेषित के लिए एक सामान्य दृष्टिकोण आयनिक बहुलकीकरण विधियों के माध्यम से है। इसमें ऐसे शाखाओ का उपयोग करना सम्मिलित है जो ऋणायनी हैं और शाखाओ के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए निष्क्रिय करने वाले समूह वाले कोर के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। कोर पर निष्क्रिय करने वाले समूह प्रायः क्लोरोसिलेन, क्लोरीन छोड़ने वाले समूह या निष्क्रिय करने वाले समूह एल्केन होते हैं। क्लोरोसिलेन व्यंजक विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील कोर के रूप में काम करते हैं, और कार्बोनियन सजीव बहुलकीकरण के साथ मात्रात्मक रूप से (या मात्रात्मक रूप से बहुत समीप) प्रतिक्रिया कर सकते हैं; इस प्रतिक्रिया में Si-Cl समूहों के साथ इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन करने वाले कार्बनियन सम्मिलित हैं (जैसा कि नीचे दी गई आकृति में दिखाया गया है)। इस तरह के एक स्थिति में, परिणामस्वरूप शाखाये सभी सजातीय होते हैं और अच्छी तरह से चित्रित किए जा सकते हैं, और कोर को भी अच्छी तरह से चित्रित किया जा सकता है, जिससे एक अच्छी तरह से विशेषता वाले ताराकृति वाले बहुलक हो सकते हैं। चूंकि कोर और शाखाये दोनों बल्कि प्रतिक्रियाशील होते हैं, अनिवार्य रूप से सभी Si-Cl इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन से गुजरते हैं, और परिणामी ताराकृति वाले बहुलक इस प्रकार एक संकीर्ण बहुप्रकीर्णता सूचकांक होते हैं।

कोर-फर्स्ट
कोर-फर्स्ट दृष्टिकोण में (जिसे आर्म-आउट या अपसारी दृष्टिकोण के रूप में भी जाना जाता है ), एक बहुक्रियाशील कोर एक साथ कई भुजाओं के लिए सर्जक के रूप में कार्य करता है। यह दृष्टिकोण प्रथम शाखा दृष्टिकोण की तुलना में अधिक जटिल प्रमाणित होता है, जिसमें एक उपयुक्त और स्थिर कोर का पता लगाना कठिन होता है, और संश्लेषित तारा-बहुलक को चिह्नित करना चुनौतीपूर्ण होता है।

कोर-फर्स्ट क्रम को पहली बार 1988 में बहुक्रियात्मक कोर बनाने के लिए पोटेशियम नेफ़थलीनाइड का उपयोग करके डिविनीलबेनज़ीन को कार्यात्मक बनाने के माध्यम से संपर्क किया गया था। तारे के आकार का बहुलक बनाने के लिए इथिलीन ऑक्साइड के साथ कोर की प्रतिक्रिया की जा सकती है। जैसा कि अधिकांश कोर-फर्स्ट दृष्टिकोणों की विशेषता है, इस योजना में उच्च श्यानता और जेलीयन के विषय थे। तारे के आकार के बहुलक को आकार-अपवर्जन क्रोमैटोग्राफी और स्थैतिक प्रकाश प्रसारित होने की तकनीक की विशेषता थी।

अनुप्रयोग
जबकि तारे के आकार के बहुलक के संबंध में कई अध्ययन प्रकाशित किए गए हैं, उनके व्यावसायिक अनुप्रयोग सीमित हैं, लेकिन जैसे-जैसे अनुसंधान का विस्तार होता जा रहा है, यह निरंतर बढ़ रहा है। तारे के आकार के बहुलक के कुछ व्यावसायिक अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं:
 * असममित तारे के आकार के बहुलक प्रभावी थर्मोप्लास्टिक प्रत्यास्थ पाए गए हैं। उनके आकारिकी यांत्रिक गुणों जैसे कठोरता, अपकर्षण पुन:प्राप्ति, पारदर्शिता और ताप स्थायी के लिए अनुकूल योगदान देते हैं।
 * आंतरिक दहन इंजन स्नेहक में श्यानता सूचकांक के रूप में उपयोग करें। तारे के आकार के बहुलक में सामान्य रूप से उनके छोटे द्रवगतिकीय त्रिज्या और त्रिज्या के घुमाव के कारण उनके रैखिक समकक्षों की तुलना में कम आंतरिक श्यानता होता है। यह उन्हें उन तरल पदार्थों में उपयोग के लिए अनुकूल बनाता है जिन्हें कार इंजन में स्नेहक जैसे कम श्यानता की आवश्यकता होती है।
 * प्रकाश प्रतिरोध की संरचना में सामान्य रूप से रैखिक बहुलक का प्रभुत्व रहा है। हालांकि, तारे के आकार के बहुलक को उनके रैखिक समकक्षों की तुलना में अधिक लाभप्रद गुण प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया है। वे संवेदनशीलता या संकल्प में कमी के बिना प्रकाश प्रतिरोध  पार्श्‍व भित्ति की कर्कशता कम करने में सक्षम हैं। यह तारे के आकार के बहुलक की समान आणविक भार के उनके रैखिक एनालॉग्स के सापेक्ष शृंखला अनुपयुक्त संबंध बनाने की प्रवृत्ति में कमी के कारण होता है, जिससे अघुलनशीलता और कर्कशता बढ़ जाता है।
 * मिक्टोआर्म बहुलक जो कोर-शेल-परिमंडल कणपुंज बनाते हैं, उन्हें अलग-अलग जैविक स्थितियों में छोटे अणुओं को ग्रहण करने और छोड़ने के लिए देखा गया है। छोटे अणु कुछ बहुलक भुजाओं से जुड़ते हैं जो अभिगमन के समय कणपुंज के आंतरिक भाग का निर्माण करते हैं। जब वे उन स्थितियों के संपर्क में आते हैं जो आंतरिक भुजाओं को संशोधित करने का कारण बनती हैं, तो छोटे अणु निकल जाते हैं। विशेष रूप से, कैंसररोधी अभिकर्ता डॉक्सोरूबिसिन का सफल कैप्सूलीकरण प्राप्त किया गया है।
 * टेलीकेलिक बहुलक और अर्ध-टेलेकेलिक तारा-आकृति बहुलक की कम जेलीयन सघनता ने उन्हें जैव-सामग्री अनुप्रयोगों के लिए नए हाइड्रोजेल के विकास में उपयोगी बना दिया है। यह कम जेलीयन सघनता ताराकृति के बहुलक के कारण दिए गए परिणाम में कार्यात्मक समूहों की संख्या में वृद्धि के कारण रैखिक एनालॉग्स के सापेक्ष अंतराण्विक परस्पर क्रिया की बढ़ती संख्या के कारण होता है।