Hvis opløselighed er problemet - mekanokemi er løsningen

Kemiker Dr. Lars Borchardt og hans team på TU Dresden opnåede for nylig et stort gennembrud i syntesen af ​​nanografener. På grund af deres unikke elektriske, termiske og mekaniske egenskaber, kulstofmodifikationen grafen og dens småbrødre, nanografenerne, er kendt som et meget lovende materiale til anvendelser inden for elektronik, sensorteknologi og energilagring. Imidlertid, da syntesen af ​​nanografener og grafen nanobånd stadig er temmelig dyr og miljømæssigt uholdbar, der er kun få industrielle anvendelser. Dr. Borchardts innovative metode til en mekanokemisk syntese af nanografener har bestemt banet vejen for en sikrere, enklere og mere bæredygtig vej til syntese af alternative elektroniske og solenergimaterialer.

Kuglemøller i stedet for opløsningsmidler – det er udgangspunktet for forskningen udført af Dr. Lars Borchardt og hans juniorforskergruppe "Mechanocarb" ved Fakultetet for Kemi og Fødevarekemi ved TU Dresden siden 2015. Gruppen er finansieret af Forbundsministeriet for Uddannelse og forskning (BMBF) og er et projekt under finansieringsinitiativet "Materialforschung für die Energiewende". Deres fælles mål er at etablere mekanokemi som en ressource-, energi- og tidseffektiv syntesemetode mod kulstofbaserede elektrodematerialer. Ph.d.-studerende Sven Grätz lykkedes for nylig endnu en gang at bevise, at de er på rette vej:Resultaterne af hans afhandling om den mekanokemiske Scholl-reaktion blev offentliggjort i det anerkendte online-tidsskrift Kemisk kommunikation .

Det kan virke paradoksalt at forestille sig, at en kuglemølles destruktive kræfter kan hjælpe med at skabe komplekse molekyler. Imidlertid, Borchardt og hans team har gjort netop det. Meget aromatiske molekylære systemer (meget aromatiske i kemi betyder systemer med et højt antal konjugerede bindinger, der er meget stabile) såsom nanografener er kendt for deres dårlige opløselighed. Derfor, de er svære at syntetisere i traditionelle kemiske metoder, som kræver et opløsningsmiddel. Borchardt-gruppen arbejder udelukkende med de intense mekaniske kræfter fra kuglemøller. De enorme kræfter i møllerne igangsætter en kemisk reaktion, hvor en hexaphenylbenzen-precursor omdannes til et fuldstændig aromatisk system. Ikke alene repræsenterer denne metode en meget enklere, sikrere og mere bæredygtigt alternativ til konventionelle kemiske synteser, det åbner også op for nye veje:"Vi kan også udvide gennemførligheden af ​​denne berømte reaktion mod molekyler, der er uopløselige, " forklarer Borchardt.

TUD-forskerne formåede at syntetisere de trekantede C60 samt C222 benchmark nanografener på meget kort tid og med forholdsvis lille indsats. Nu fortsætter de deres mekanokemiske forskning med det formål at producere endnu større molekyler såsom grafen nanobånd, der kan tilpasses til anvendelse. De seneste resultater fra Borchardt-gruppen vil helt sikkert bidrage med nye aspekter til søgningen efter nyt elektronisk og solenergimateriale og også til at løse nogle af hindringerne for kemisk syntese ved at eliminere opløsningsmidler.