في حياتنا اليومية، من المحتمل أنك استخدمتَ العديد من المنتجات التي تأتي بـ«تعزيزات ذاتية»: الملمس المنعش وغير اللزج بعد الانتهاء من استخدام كريم اليدين، والطلاء المقاوم للماء الذي ينظف زجاج السيارة بانسيابية فائقة بعد هطول المطر وعودة الشمس، والمكونات اللطيفة وغير المهيجة في منتجات العناية ببشرة الأطفال... هذه التجارب التي تزيد من إعجابنا غالبًا ما يكمن وراءها «بطلٌ واحد» مشترك - وهو السيليكون العضوي.

بفضل خصائصها الأساسية الثلاث: «لا تلتصق باليد، ولا تلطخ، ولا تهيج»، انتشرت مركبات السيليكون العضوي في مجالات متعددة مثل مستحضرات التجميل والمنزل والطب والصناعة. لكن هل سبق أن تساءلتَ يومًا عن مصدر هذه الخصائص الثلاث العجيبة؟ الحقيقة أن الإجابة بسيطة جدًا: يعود كل شيء إلى تركيبتها الجزيئية الفريدة.

أولاً: عدم الالتصاق باليد: يعود إلى الهيكل الجزيئي «المرن وكاره للماء»

عند لمس المنتجات المحتوية على السيليكون العضوي (مثل كريمات حماية اليدين بالزيت السيليكوني، ومانعات التسرب المصنوعة من السيلكون)، فإن الإحساس بالنعومة وعدم اللزوجة يعود في جوهره إلى السلسلة الجزيئية الرئيسية للسيليكون العضوي—التي تتكون من ذرات سيليكون وذرات أكسجين متصلة بالتناوب (Si-O-Si). وهذا يختلف اختلافًا كبيرًا عن المواد العضوية ذات سلاسل الكربون المألوفة لدينا (مثل الدهون والبلاستيك).

من ناحيةٍ أولى، تمتلك روابط السيلوكسجين زوايا كبيرة، مما يجعل سلاسل الجزيئات شديدة المرونة، مثل «زنبركات» مرنة. وعندما يلامس جلدنا هذه المواد، تُعدّل هذه «الزنبركات» شكلها بسرعة، ما يقلل من الاحتكاك بين الجزيئات وسطح الجلد، وبالتالي يمنحنا إحساسًا ناعمًا وسلسًا عند اللمس. ومن ناحيةٍ أخرى، فإن السلسلة الجانبية لجزيئات السيليكون العضوي غالبًا ما تكون مجموعات ميثيل (-CH3)، وهي مجموعات كارهة للماء بشكلٍ نموذجي، ولا تميل إلى الارتباط بجزيئات الماء. أما الشعور باللزوجة على سطح جلدنا، فغالبًا ما ينشأ بسبب بقاء جزيئات الماء على سطح الجلد؛ ونتيجةً لخاصية السيليكون العضوي الكارهة للماء، فإنها تحدّ من ارتباط جزيئات الماء، وبالتالي لا يعود هناك شعور باللزوجة أو الالتصاق في اليدين.

على سبيل المثال، في منتجات التجميل، تُضاف مادة «المرطب الأولي للماكياج» التي تحتوي في كثير من الأحيان على زيت ثنائي ميثيل السيليكون، وذلك للاستفادة من خاصيته غير اللاصقة، حيث يشكل طبقة رقيقة خفيفة على سطح الجلد، مما يجعل الماكياج سلسًا وسهل التطبيق، وفي الوقت نفسه لا يلتصق بطبقة الأساس اللاحقة.

ثانيًا: عدم الالتصاق بالملوثات: السطح المنخفض يمنع البقع من التشبث.

السبب وراء قدرة طلاء المقالي غير اللاصقة في المنزل، والغشاء المقاوم للماء والبقع على زجاج الحمام، وطلاء السيارات الكاروسي المائي على السيارات، على إزالة البقع بمجرد المسح، يكمن في خاصية «طاقة السطح المنخفضة» لمركب السيليكون العضوي—وهذه هي الفكرة الأساسية وراء عدم التصاق الأوساخ.

طاقة السطح هي قدرة سطح المادة على جذب الجزيئات الأخرى. وكلما انخفضت طاقة السطح، زاد صعوبة التصاق المواد الأخرى به. ونظرًا لأن جزيئات السيليكون العضوي تمتلك سلسلة رئيسية من السيليكسيجين ذات استقطاب ضعيف، بالإضافة إلى تأثير الحجب الفراغي لمجموعات الميثيل الجانبية، فإن جزيئاتها عند انتظامها على سطح المادة تكوّن طبقةً ذات طاقة منخفضة للغاية تُعرف بـ«الطبقة الواقية».

سواء كانت بقع زيت أو غبار أو بقع مياه، فإن الطاقة السطحية لجزيئات هذه البقع أعلى بكثير من طاقة السيليكون العضوي. وعندما تلامس هذه البقع طبقة السيليكون العضوي، فإنها لا تستطيع الالتصاق بسبب «عدم التوافق في الطاقة»، فتبقى على شكل كرات وتتدحرج أو تُمسح بسهولة. على سبيل المثال، حصيرة السيليكون العضوي المقاومة للماء والزيوت في المطبخ؛ حتى لو اتسخت بصلصة الصويا أو الزيت الغذائي، يكفي مسحها بقطعة قماش مبللة لتزول البقع تمامًا دون أي جهد أو تنظيف مكثف.

ثالثًا: لا تهيج: بنية مستقرة + توافق حيوي بأعلى درجة

يمكن استخدام السيليكون العضوي على نطاق واسع في المجال الطبي (مثل القساطر الطبية، وطلاء المفاصل الاصطناعية) وفي منتجات الأطفال الرضع (مثل زيت التدليك الخاص بالرضع، ومواد الحلمات). والسبب الأساسي وراء ذلك هو أنه «غير مهيّج» ويتمتع بتوافق حيوي عالٍ مع جسم الإنسان.

أولًا، البنية الجزيئية لسيليكون العضوي مستقرة جدًا. تتمتع روابط السيلوكسجين بطاقة رابطة عالية، ولن تتفكك بسهولة في درجة حرارة الغرفة، كما أنها لا تتفاعل كيميائيًا مع البروتينات والأحماض النووية وغيرها من الجزيئات الحيوية الموجودة في أنسجة الجسم وسوائله، ولا تنتج مواد سامة أو ضارة. ثانيًا، مادة سيليكون العضوي ذاتها غير قطبية، ولن تؤثر على الوظيفة الحاجزة لبشرة الإنسان، كما أنها لن تسبب ردود فعل تحسسية.

الأهم من ذلك، أن السيليكون العضوي المُعدَّل خصيصًا يمكنه أيضًا محاكاة بعض الخصائص الخاصة بأنسجة الجسم؛ على سبيل المثال، القساطر المصنوعة من مطاط السيليكون الطبي، عند إدخالها في الجسم، لا تهيج الأغشية المخاطية ولا تُحدِث استجابة التهابية، وهذا هو سبب كونها لا غنى عنها في المجال الطبي.

الخلاصة: البنية تحدد الخصائص، والخصائص تُمكّن الحياة.

في النهاية، تعود خصائص «الثلاثة عدمات» لسيليكون العضوي جميعها إلى بنيته الجزيئية الفريدة المكوّنة من «سلسلة رئيسية من سيلوكسـان + سلاسل جانبية ميثيلية»—فإن السلسلة الرئيسية المرنة من السيلوكسان تمنح ملمسًا ناعمًا لا يلتصق باليد، كما أن الترتيب الجزيئي ذي الطاقة السطحية المنخفضة يمنع الالتصاق بالأوساخ، أما البنية المستقرة والخصائص الكارهة للماء فتضمن انخفاض التهيج.

من العناية اليومية بالبشرة ومستحضرات التجميل وتنظيف المنزل، إلى التطبيقات الفضائية والطبية الحيوية الراقية، يُغيّر السيليكون العضوي حياتنا بفضل «قوته الجبارة».