Bilim Adamları Güneş Işığı Altında ve Oda Sıcaklığında Polimer Üretiyorlar
Fotoğraf: Polimerizasyonun şematik diyagramı. (Resim yazısı: Tomsk Politeknik Üniversitesi)
İlk defa, Tomsk Polytechnic Universitesi’ndeki araştırmacılar, güneş ışığı koşulları altında ve oda sıcaklığında polimer ürettiler, ancak bu işlem genellikle yüksek sıcaklıkta çalışıyor.
Yeni bir tür reaksiyon için “tetikleyici” olarak yüzey plazmon polaritonlarını (SPP) kullandılar. Araştırmanın sonuçları, Journal of Material Chemistry A’da bildirilmiştir (IF: 9.931; Q1); makale ayrıca derginin 2019 üst yayınlarında da yayınlandı. Yeni polimerizasyon teorisi, özellikleri ekstraksiyon aşamasında modellenebilen “akıllı” veya fonksiyonel polimerlerin üretiminde doğrulanmıştır.
“Küresel bakış açısına göre, kimyasal reaksiyonların uygulanması için yeni enerji kaynaklarının uygulanmasını ele alıyoruz. Birçok katalitik süreç aşırı yüksek sıcaklıklarda gerçekleşiyor. Endüstriyel ölçekte bunlar çok fazla enerji tüketimi gerektiriyor. Bu nedenle, reaksiyonların sıcaklığı ve kimyasal reaksiyonlara temel olarak yeni enerji sağlama yöntemleri geliştirmek. Bu bağlamda, bilim adamları ışığa özel bir önem veriyorlar çünkü “yeşil” ve çevre dostu bir enerji kaynağı. ” (Pavel Postnikov, Doçent, Kimya ve Uygulamalı Biyomedikal Bilimler Araştırma Okulu, Tomsk Politeknik Üniversitesi)
Genellikle, polimerlerin üretimi, yaklaşık 150 ° C’lik bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Bir yandan, enerji maliyetlerini içerir, diğer yandan, bu şartlar altında, bu gibi koşullar altında, tercih edilen özelliklere ve gereken kalitede tüm polimerlerin elde edilmesi mümkün değildir.
Araştırmacılar, bu sorunların üstesinden gelmek için plazmon polaritonlarını kullandılar. Elektron salınımlarının bir sonucu olarak katı yüzeylerin yakınında meydana gelirler. Aslında, ışık enerjisini dönüştürürler ve bu özellik nedeniyle polimerizasyonu hızlandırırlar.
“Bu parçacıklar daha önce imkansız olan şeyleri yapmamıza izin veriyor, bu özellikle oda sıcaklığında, ışığa maruz kalma, yani lazer veya güneş ışığı altında reaksiyonları gerçekleştirme anlamına geliyor. Makalede, kontrollü nitroksit aracılı polimerizasyon (NMP) gerçekleştirme fırsatını gösterdik. Bununla birlikte, plazmon polaritonların tam operasyonel mekanizması henüz bilinmemektedir. Bu, araştırma ekibimiz ve diğer bilim insanları için bir sonraki zorluk, ”diyor Pavel Postnikov.
Araştırma sırasında araştırmacılar, maksimum 20 nm kalınlığa sahip ince altın plakaların yüzeyinde polimerler ürettiler. Levhaların yüzey dalga benzeri bir yapıya sahiptir. Bu yapı, levhaların plazmon polaritonları verimli bir şekilde aktive etmesini sağlar. Bilim adamları, plaka üzerinde bir katalizör olarak alkoksimin molekülleri ile bir yapı malzemesi olarak kullanılacak N-izopropilakrilamid (NIPAM) monomeri kullandılar.
Daha sonra, plaka lazer veya doğal güneş ışığına maruz bırakıldı ve deneyler açık havada güneşli günlerde yapıldı. Işığa maruz bırakıldığında, monomerden bir PNIPAM polimer zinciri üretildi. Daha sonra, ikinci polimer pVBA (4-vinilbenzen boronik asit bazlı bir polimer) monomerden bu zincir üzerinde geliştirildi.
Her iki polimer de fonksiyonel sınıfın altına girerek kimyasalların ayarlayabileceği ve kullanabileceği özel özelliklere sahip oldukları anlamına gelir. Örneğin, 32 ° C’nin üzerindeki bir sıcaklıkta, PNIPAM suda çözünmez hale gelir. Araştırmacılar bu özelliği yapay damarların oluşturulması için yapılar üretirken kullanırlar. Bu yapılar sadece PNIPAM’ı soğutarak kolayca çıkarılabilir.
“Güneş ışığına maruz kalma altında sentezlemenin lazerle maruz kalma ile aynı şekilde olması ilginçtir. Bu arada, altın plakadan elde edilen yapı ve yüzeyindeki işlevsel bir polimer, çok hassas bir sensör olabilir. Sensör, model çözeltilerden çeşitli biyolojik işaretleyicileri yakalamak için kullanıldı. Sensör çok hassas hale geldi, tam olarak eser miktarda gerekli bir maddeyi yakaladı. ” (Pavel Postnikov, Doçent, Kimya ve Uygulamalı Biyomedikal Bilimler Araştırma Okulu)
Sonunda, açığa çıkan süreçler polimer üretimini daha enerji verimli hale getirebilir ve araştırmacıların biyolojik araştırmalar için aşırı duyarlı sensörler ve faydalı özelliklere sahip yeni polimerler üretmelerine yardımcı olabilir.
Kaynak : azom.com