Ученые из Райсовского университета планируют применить энергию солнца для создания функциональных синтетических полимеров, используя светочувствительные квантовые точки – микроскопические полупроводниковые частицы – в качестве катализатора.
Ширина люминесцентных точек всего несколько нанометров, но они хорошо настроены на свои уникальные оптические и электронные свойства. Структуры начинают появляться в современных дисплеях и внедряются в промышленную химию.
Райсовская лаборатория материаловеда Эйлафы Егап продемонстрировала стабильный и экономически эффективный метод производства полимеров путем фотоуправляемой радикальной полимеризации с переносом атомов. Способ может заменить молекулярные катализаторы или дорогие переходные металлы, которые сейчас необходимы для получения таких продуктов, как метакрилаты, стирол и блочные сополимеры.
Исследование представлено в ACS Macro Letters.
Лаборатория использовала различные источники света, включая Солнце и домашнюю лампочку, для воздействия на раствор рассеянных квантовых точек из селенида кадмия. В результате ученые получили атомы свободных радикалов из бромидного индикатора, которые, в свою очередь, спровоцировали связывание акрилатных мономеров в смеси. Так как тестируемые структуры не имели способности завершать образование цепи, процесс был назван живой полимеризацией.
«Цикл продолжается, пока не поглотятся все мономеры, или вы не решите остановиться», — сказала Эгап.
По словам специалиста, полимеризация квантовыми точками демонстрирует потенциал в тщательно контролируемом выращивании сложных полимеров.
«Прелесть в том, что, имея мономер А, вы можете добавить мономеры В и С в определенной последовательности, — объяснила Эгап. – В статистической полимеризации они бы распределились по полимерному каркасу в случайном порядке».
Целью авторов является синтез органо-нероганических гибридных структур для различных областей применения. Процесс, по мнению Эгап, также может привести к открытию новых полимеров. Например, фотокатализатора из квантовых точек с прикрепленной полупроводниковой структурой, который упростит создание солнечных батарей и других устройств.