Chemicus Dr. Lars Borchardt en zijn team aan de TU Dresden hebben onlangs een enorme doorbraak bereikt in de synthese van nanografenen. Door hun unieke elektrische, thermische en mechanische eigenschappen, de koolstofmodificatie grafeen en zijn kleine broertjes de nanografenen staan ​​bekend als een veelbelovend materiaal voor toepassingen in de elektronica, sensortechnologie en energieopslag. Echter, aangezien de synthese van nanografenen en grafeen-nanoribbons nog steeds vrij duur en milieuonvriendelijk is, er zijn maar weinig industriële toepassingen. Dr. Borchardts innovatieve methode van een mechanochemische synthese van nanografenen heeft zeker de weg vrijgemaakt voor een veiliger, eenvoudigere en duurzamere route voor de synthese van alternatieve elektronische en zonne-energiematerialen.

Kogelmolens in plaats van oplosmiddelen - dit is het uitgangspunt van het onderzoek van Dr. Lars Borchardt en zijn junior onderzoeksgroep "Mechanocarb" aan de faculteit Scheikunde en Levensmiddelenchemie van de TU Dresden sinds 2015. De groep wordt gefinancierd door het federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF) en is een project van het financieringsinitiatief "Materialforschung für die Energiewende". Hun gezamenlijke doel is om mechanochemie te ontwikkelen als een hulpbron, energie- en tijdbesparende synthesemethode voor op koolstof gebaseerde elektrodematerialen. Promovendus Sven Grätz slaagde er onlangs weer in om te bewijzen dat ze op de goede weg zijn:de resultaten van zijn proefschrift over de mechanochemische Scholl-reactie werden gepubliceerd in het gerenommeerde online tijdschrift Chemische communicatie .

Het lijkt misschien paradoxaal om je voor te stellen dat de vernietigende krachten van een kogelmolen kunnen helpen bij het creëren van complexe moleculen. Echter, Borchardt en zijn team hebben precies dat gedaan. Zeer aromatische moleculaire systemen (zeer aromatisch in de chemie betekent systemen met een groot aantal geconjugeerde bindingen die zeer stabiel zijn) zoals nanografenen staan ​​bekend om hun slechte oplosbaarheid. Daarom, ze zijn moeilijk te synthetiseren in traditionele chemische methoden, waarvoor een oplosmiddel nodig is. De Borchardt-groep werkt uitsluitend met de intense mechanische krachten van kogelmolens. De enorme krachten in de molens brengen een chemische reactie op gang waarbij een hexafenylbenzeenprecursor wordt omgezet in een volledig aromatisch systeem. Deze methode vertegenwoordigt niet alleen een veel eenvoudiger, veiliger en duurzamer alternatief voor conventionele chemische syntheses, het opent ook nieuwe wegen:"We kunnen ook de haalbaarheid van deze beroemde reactie verbreden naar moleculen die onoplosbaar zijn, ", legt Borchardt uit.

De TUD-wetenschappers slaagden erin om de driehoekige C60- en C222-benchmark-nanografenen binnen zeer korte tijd en met relatief weinig inspanning te synthetiseren. Nu zetten ze hun mechanochemisch onderzoek voort met als doel nog grotere moleculen te produceren, zoals grafeen nanoribbons die aanpasbaar zijn voor toepassing. De recente bevindingen van de Borchardt-groep zullen zeker nieuwe aspecten bijdragen aan de zoektocht naar nieuw materiaal voor elektronische en zonne-energie en ook aan het oplossen van enkele van de belemmeringen van chemische synthese door oplosmiddelen te elimineren.