Ученые из университета Райс планируют использовать силу солнца для создания функциональных синтетических полимеров с использованием фоточувствительных квантовых точек – микроскопических полупроводниковых частиц – в качестве катализатора.
Люминесцентные точки имеют ширину всего в несколько нанометров, но могут быть легко настроены за счёт своих уникальных оптических и электронных свойств. Они начинают появляться не только в современных дисплеях, но и в промышленной химии.
Один из научных сотрудников лаборатория университета Райс, исследователь Эйлаф Игэп, сосредоточилась на демонстрации стабильного и экономичного метода получения полимеров посредством фоторегулируемой радикальной полимеризации переноса атомов. Этот метод может заменить молекулярные катализаторы или дорогие переходные металлы, используемые в настоящее время для производства таких веществ, как метакрилаты (часто встречающиеся в пластмассах), стирол и блок-сополимеры.
В лаборатории использовались различные источники света, в том числе солнце и даже бытовая лампа, для освещения раствора рассеянных квантовых точек селенида кадмия. Это привело к образованию атомов свободных радикалов из инициатора на основе бромида, что, в свою очередь, вынудило акрилатные мономеры в растворе соединиться. Поскольку мономеры не имели возможности прекратить рост цепи, этот процесс называется живой полимеризацией.
«Это будет продолжаться, пока все мономеры не будут поглощены или вы не решите остановить процесс», – говорят исследователи.
Игэп, доцент материаловедения и наноинженерии, химической и биомолекулярной инженерии, заявила, что полимеризация в квантовой точке демонстрирует перспективность высоко контролируемого роста сложных полимеров. «Прелесть заключается в том, что если у вас есть мономер A, и вы хотите добавить мономеры B и C в определенной последовательности, вы можете это сделать», – сказала она. «При статистической полимеризации (протекающей по закону случая) они были бы случайным образом распределены вдоль основной цепи полимера».
«Смысл в том, что мы можем синтезировать органо-неорганические гибридные структуры контролируемым и периодическим способом во многих сферах, что и является частью нашей конечной цели».
Есть основания полагать, что этот процесс может также привести к открытию новых полимеров. Одним из них может быть фотокатализатор с квантовыми точками с присоединенным полупроводниковым полимером, который упростит производство солнечных батарей и других устройств.
