Wetenschappers van Rice University zijn van plan de kracht van de zon te gebruiken om functionele synthetische polymeren te bouwen met behulp van lichtgevoelige kwantumstippen - microscopische halfgeleidende deeltjes - als katalysator.

De lichtgevende stippen zijn slechts enkele nanometers breed, maar zijn zeer afstembaar vanwege hun unieke optische en elektronische eigenschappen. Ze beginnen te verschijnen in moderne displays, maar lenen zich ook voor industriële chemie.

Het Rice-lab van materiaalwetenschapper Eilaf Egap richtte zich op de laatste met zijn demonstratie van een stabiele en economische methode om polymeren te maken door middel van fotogestuurde atoomoverdracht-radicaalpolymerisatie. De methode zou moleculaire katalysatoren of dure overgangsmetalen kunnen vervangen die momenteel worden gebruikt om dingen te maken zoals methacrylaten (gebruikelijk in kunststoffen), styreen en blokcopolymeren.

Het werk van Egap, Rice postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur Yiming Huang en afgestudeerde student Yifan Zhu worden gedetailleerd beschreven in het tijdschrift American Chemical Society ACS-macrobrieven .

Het lab gebruikte verschillende lichtbronnen, inclusief de zon en zelfs een huishoudlamp, om een ​​oplossing van gedispergeerde cadmiumselenide kwantumstippen te verlichten. Dat introduceerde de vorming van vrije radicaalatomen uit een op bromide gebaseerde initiator, wat op zijn beurt acrylaatmonomeren in de oplossing ertoe aanzette om te koppelen. Omdat de in het laboratorium van Egap geteste monomeren niet in staat waren de voortplanting van de keten te beëindigen, het proces wordt levende polymerisatie genoemd.

"Het zal doorgaan totdat het alle monomeren verbruikt of je besluit te stoppen, ' zei Egap.

Egap, een assistent-professor materiaalkunde en nano-engineering en chemische en biomoleculaire engineering, genoemde kwantumdot-polymerisatie belooft een zeer gecontroleerde groei van geavanceerde polymeren. "Het mooie hiervan is, als je monomeer A hebt en je wilt monomeren B en C in een bepaalde volgorde toevoegen, je kan dat doen, " zei ze. "In een willekeurige polymerisatie, ze zouden willekeurig verspreid zijn langs de polymeerruggengraat.

"De implicatie hier - en onderdeel van ons bredere doel - is dat we organisch-anorganische hybride structuren op een gecontroleerde en periodieke manier kunnen synthetiseren voor veel toepassingen, ' zei Egap.

Ze verwacht dat het proces ook kan leiden tot de ontdekking van nieuwe polymeren. Een daarvan zou een quantum dot-fotokatalysator kunnen zijn met een aangehecht halfgeleidend polymeer dat de fabricage van zonnecellen en andere apparaten zou vereenvoudigen.

"Deze kunnen ook relevant zijn voor light-emitting diodes, magneto-elektronica en bio-imaging, ' zei ze. 'We zouden ze allemaal tegelijk kunnen laten groeien. Dat is de droom, en ik denk dat we binnen handbereik zijn."