Rice University doktorand Yifan Zhu håller en flaska med ljuskänsliga, halvledande kvantprickar som labbet använder som en katalysator för att göra funktionella syntetiska polymerer som drivs av ljus. Kredit:Jeff Fitlow/Rice University
Rice Universitys forskare planerar att använda solens kraft för att bygga funktionella syntetiska polymerer med hjälp av ljuskänsliga kvantprickar - mikroskopiska halvledande partiklar - som en katalysator.
De självlysande prickarna är bara några nanometer breda, men är mycket inställbara för sina unika optiska och elektroniska egenskaper. De börjar dyka upp i moderna skärmar, men lämpar sig också för industriell kemi.
Materialforskaren Eilaf Egaps rislabb fokuserade på det senare med sin demonstration av en stabil och ekonomisk metod för att tillverka polymerer genom fotokontrollerad atomöverföringsradikalpolymerisation. Metoden kan ersätta molekylära katalysatorer eller dyra övergångsmetaller som för närvarande används för att tillverka saker som metakrylater (vanliga i plast), styren och segmentsampolymerer.
Verket av Egap, Rice postdoktor och huvudförfattare Yiming Huang och doktorand Yifan Zhu beskrivs i tidskriften American Chemical Society ACS makrobokstäver .
Labbet använde olika ljuskällor, inklusive solen och till och med en hushållslampa, för att belysa en lösning av dispergerade kadmiumselenid-kvantprickar. Det introducerade genereringen av fria radikalatomer från en bromidbaserad initiator, vilket i sin tur fick akrylatmonomerer i lösningen att länka. Eftersom monomererna som testades i Egaps labb inte hade någon förmåga att stoppa spridningen av kedjan, processen kallas levande polymerisation.
Rice University forskare, från vänster, Yiming Huang, Eilaf Egap och Yifan Zhu använder solens kraft för att bygga funktionella syntetiska polymerer med hjälp av ljuskänsliga, halvledande kvantprickar som katalysator. De sa att den levande polymerisationsprocessen kan leda till skapandet av nya polymerer. Kredit:Jeff Fitlow/Rice University
"Det kommer att fortsätta tills det förbrukar alla monomerer eller du bestämmer dig för att avsluta, " sa Egap.
Egap, en biträdande professor i materialvetenskap och nanoteknik och kemisk och biomolekylär teknik, nämnda kvantpunktspolymerisation visar lovande för mycket kontrollerad tillväxt av sofistikerade polymerer. "Det fina med det här är att om du har monomer A och du vill lägga till monomererna B och C i en specifik sekvens, det kan du göra, " sa hon. "I en slumpmässig polymerisation, de skulle vara slumpmässigt dispergerade längs polymerskelettet.
"Implikationen här - och en del av vårt bredare mål - är att vi kan syntetisera organisk-oorganiska hybridstrukturer på ett kontrollerat och periodiskt sätt för många applikationer, " sa Egap.
Hon förutser att processen också kan leda till upptäckten av nya polymerer. En kan vara en kvantpunktsfotokatalysator med en bifogad halvledande polymer som skulle förenkla tillverkningen av solceller och andra enheter.
"Dessa kan också vara relevanta för lysdioder, magnetoelektronik och bioavbildning, " sa hon. "Vi kunde odla dem alla på en gång. Det är drömmen, och jag tror att vi är inom räckhåll."
