在咖啡馆使用的可生物降解杯子、一次性餐具、包装材料等中常见的环保塑料之一就是聚乳酸(Polylactide，简称PLA)。PLA是由玉米、甘蔗等植物中提取的原料制成的塑料，能在自然环境中分解，是代表性的环保材料。然而，与传统塑料相比，现有的PLA耐热性差、强度低，因此其应用范围受到限制。

　　延世大学化学系金炳洙教授研究团队利用KAIST化学系李允美教授研究团队开发的下一代有机催化剂，开发出了一种既能以更快速度制造PLA，又能精确控制其分子结构的方法。研究团队尤其通过精确控制高分子的"分子排列"，成功形成了名为立体嵌段PLA的结构，并在此过程中阐明了反应的进行方式。

　　PLA的性质会根据分子的排列方式产生巨大差异。即使是同样的砖块，随意堆砌与规则排列，其稳定性和强度也截然不同。同样，PLA的分子排列如果不规则，就会表现出容易变形的特性;但如果按照一定规则排列，就会成为坚固且耐热的材料。

能够同时实现高反应性和高选择性的催化反应及合成的立体嵌段PLA示意图。
 

　　当互为镜像关系的两种分子链交替连接时，PLA会表现出更强大的性能。这种结构就像左手和右手相互咬合一样紧密结合，具有比普通PLA更能耐受高温的特性。这种结构被称为立体嵌段结构，一直被视作高性能PLA材料开发中的重要目标。

　　在这项研究中，联合研究团队利用相对廉价且易于商业购买的外消旋丙交酯单体，成功在短短几分钟内合成了立体嵌段PLA。特别是在室温下实现了高达每小时1710次反应数(TOF)的极快反应速度，并且在低温下，表示分子规则性的指标达到了0.99的极高水平。这一结果同时实现了传统催化系统中难以兼得的"快速反应速度"和"高选择性"。

　　为了确认所合成PLA的分子排列及结构，研究团队与延世大学化学与生物工程学系柳斗烈教授研究团队一起，进行了细致的X射线散射分析。分析结果显示，所合成的PLA并非简单的混合形态，而是形成了分子层层排列的层状结构。这是提高材料热性能和机械性能的重要结构特征。

　　金炳洙教授研究团队表示："这项研究的意义在于，利用新开发的催化剂精确控制了高分子结构，并利用尖端分析技术阐明了复杂的反应机制。该研究表明，通过设计分子的排列方式，可以极大提高环保塑料的性能。" 他们展望道："PLA是一种可生物降解的可持续材料，未来在包装材料、医疗材料等多种领域应用前景广阔的生物高分子。"

　　另一方面，这项研究是在韩国科学技术信息通信部的资助下，由韩国研究财团的中坚研究者项目及纳米材料技术开发项目支持完成的。研究结果于2026年3月4日在线发表于德国化学学会发行的著名国际学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

　　来源：韩国大学期刊