Forskere forenkler processen til fremstilling af polymerer med lysudløste nanopartikler

Rice University-forskere planlægger at bruge solens kraft til at bygge funktionelle syntetiske polymerer ved hjælp af lysfølsomme kvanteprikker - mikroskopiske halvledende partikler - som en katalysator.

De selvlysende prikker er kun et par nanometer brede, men er meget tunable for deres unikke optiske og elektroniske egenskaber. De begynder at dukke op i moderne skærme, men egner sig også til industriel kemi.

Materialeforskeren Eilaf Egaps rislaboratorium fokuserede på sidstnævnte med sin demonstration af en stabil og økonomisk metode til fremstilling af polymerer gennem fotostyret atomoverførselsradikalpolymerisation. Metoden kunne erstatte molekylære katalysatorer eller dyre overgangsmetaller, der i øjeblikket bruges til at fremstille ting som methacrylater (almindelige i plast), styren og blokcopolymerer.

Værket af Egap, Ris postdoc-forsker og hovedforfatter Yiming Huang og kandidatstuderende Yifan Zhu er detaljeret i tidsskriftet American Chemical Society ACS makrobogstaver .

Laboratoriet brugte forskellige lyskilder, inklusive solen og endda en husholdningslampe, at belyse en opløsning af dispergerede cadmiumselenid-kvanteprikker. Det introducerede genereringen af ​​frie radikaler fra en bromid-baseret initiator, hvilket igen udløste acrylatmonomerer i opløsningen til at linke. Fordi de monomerer, der blev testet i Egaps laboratorium, ikke havde nogen evne til at stoppe udbredelsen af ​​kæden, processen kaldes levende polymerisation.

"Det vil fortsætte, indtil det forbruger alle monomererne, eller du beslutter dig for at afslutte, " sagde Egap.

Egap, en assisterende professor i materialevidenskab og nanoteknik og kemisk og biomolekylær teknik, nævnte kvantepunkt-polymerisation viser løfte om stærkt kontrolleret vækst af sofistikerede polymerer. "Det skønne ved dette er, hvis du har monomer A og du vil tilføje monomer B og C i en bestemt rækkefølge, du kan gøre det, " sagde hun. "I en tilfældig polymerisation, de ville blive tilfældigt spredt langs polymerrygraden.

"Betydningen her - og en del af vores bredere mål - er, at vi kan syntetisere organisk-uorganiske hybridstrukturer på en kontrolleret og periodisk måde til mange applikationer, " sagde Egap.

Hun forventer, at processen også kan føre til opdagelsen af ​​nye polymerer. Man kunne være en kvantepunktfotokatalysator med en vedhæftet halvledende polymer, der ville forenkle fremstillingen af ​​solceller og andre enheder.

"Disse kunne også være relevante for lysemitterende dioder, magnetoelektronik og biobilleddannelse, " sagde hun. "Vi kunne dyrke dem alle på én gang. Det er drømmen, og jeg tror, ​​vi er inden for rækkevidde."