Organische polymeren worden gebruikt in zonnecellen, sensoren, LED's en in vele andere apparaten. Een specifiek type polymeer, S-PPV, werd eerder in theorie als veelbelovend beschouwd, maar technisch gezien bijna onmogelijk te produceren. Na vele jaren werk, een team van de TU Wien heeft nu een nieuw chemisch syntheseproces geïdentificeerd voor de productie van S-PPV's. Dit productieproces is nu gepatenteerd.

"PPV's zijn polymeren met uitstekende technologische eigenschappen, " zegt Florian Glöcklhofer van het Instituut voor Toegepaste Synthetische Chemie aan de TU Wien. "Ze geleiden elektrische stroom en interageren met licht op een zodanige manier dat ze van groot belang zijn voor gebruik in zonnecellen of LED's." Ze hebben een lange, vaste koolwaterstofstructuur waaraan bepaalde zijgroepen zijn gehecht. Door verschillende zijgroepen te kiezen, het is mogelijk om de elektronische eigenschappen van het materiaal in te stellen.

Tot nu, Hiervoor zijn O-PPV's gebruikt; dit zijn PPV's waarvan de zijgroepen via een zuurstofatoom aan de rest van het polymeer zijn gekoppeld. "Als het mogelijk is om zuurstofzijgroepen te vervangen door zwavelzijgroepen, hierdoor ontstaat een nieuw polymeer, een S-PPV, die aanzienlijk verbeterde eigenschappen heeft, " zegt Florian Glöcklhofer. "We wisten dat dit zou kunnen leiden tot verbeteringen in het transport van elektrische stroom en dat dit de algehele stabiliteit van het polymeer aanzienlijk zou verbeteren."

Ervaren collega's probeerden Glöcklhofer ervan te weerhouden om deze S-PPV's te produceren. "Het werd te moeilijk geacht, " legt Glöcklhofer uit. Niettemin, hij besloot door te gaan met het project en al snel werd duidelijk dat dit inderdaad een ingewikkelde uitdaging zou zijn. "Het was belangrijk voor ons om een ​​synthesemethode te ontwikkelen die zowel eenvoudig als goedkoop was, met zo min mogelijk synthesestappen, en zonder de noodzaak van dure speciale katalysatoren, " zegt Glöcklhofer. "Uiteindelijk, we willen materialen produceren die kunnen worden gebruikt in industriële toepassingen. En S-PPV kan alleen commercieel succesvol zijn als de productiekosten een bepaald niveau niet overschrijden."

Na vier jaar hard werken, en talloze bittere tegenslagen, ontdekte het team eindelijk een betrouwbare, eenvoudige methode voor het produceren van S-PPV's. Geschikte monomeren werden vervaardigd met behulp van microgolfstraling. Deze worden gepolymeriseerd en de zijgroepen kunnen dan verder worden gemodificeerd. "Het werkt verbazingwekkend goed, ", zegt Glöcklhofer. "De reactie vindt binnen enkele seconden plaats. De kleur verandert tijdens het proces, zodat je het kunt zien zoals het gebeurt."

Glöcklhofer heeft veel vertrouwen in de commerciële vooruitzichten van de ontdekking:"Het is een eenvoudige synthetische methode voor een nieuwe, veelbelovende groep polymeren. De synthese maakt gebruik van goedkope basismaterialen en vereist geen palladiumkatalysatoren of vergelijkbare dure tussenstappen. De methode kan worden opgeschaald voor industriële hoeveelheden, is gemakkelijk reproduceerbaar en levert een product op dat niet alleen beschikt over verbeterde elektronische eigenschappen, maar ook verbeterde stabiliteit, "zegt hij. Bovendien, S-PPV's zijn ook relatief niet-toxisch en biocompatibel, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor gebruik in medische toepassingen.