QUT-forskare som genomförde sitt experiment på en bakgård i Brisbane har hittat en metodik utan motstycke för produktion av mikrosfärer.

Deras forskning, rapporterad i tidskriften Nature Communications , är ett resultat av en rad faktorer, inklusive covid-låsningen som påverkade laboratorietillgången, ett beslut att undersöka en avfallsprodukt och mer än ett decennium av banbrytande forskning om ljusets kraft att tillverka molekyler.

Polymermikrosfärer - sfärer som är 1 000 gånger mindre än 1 mm - används i ett brett spektrum av applikationer, inklusive läkemedelstillförsel, läkemedel, kosmetika och färger. Ett exempel på deras dagliga användning är att mikrosfärer möjliggör den nu ikoniska visningen av en eller två ränder på graviditetstester eller snabba antigentester för SARS-CoV-2-infektioner.

Mikrosfärer produceras vanligtvis i en process där kemikalier värms upp, vilket kräver avsevärda mängder energi och kan orsaka problem med överätande och okontrollerade reaktioner.

Forskarna Dr. Laura Delafresnaye, Dr. Florian Feist, Dr. Jordan Hooker och ARC-pristagare professor Christopher Barner-Kowollik från QUT:s Center for Materials Science, började med en stunds nyfikenhet.

Dr. Feist genomförde en kemisk syntes inducerad av ljus och bestämde sig för att analysera en till synes oviktig biprodukt med ett elektronmikroskop, som används för att få högupplösta bilder av mikroskopiska föremål. Överraskande nog hittade han mikrosfärer.

Med hjälp av professor Barner-Kowolliks omfattande arbete med fotokemi insåg teamet att de fotoaktiva byggstenarna i experimentet kunde bilda mikrosfärer med en mycket enkel uppsättning, inte olik något en gymnasieelev skulle kunna göra för en vetenskapsmässa.

Normalt, när forskare i Soft Matter Materials Group använder ljus som en utlösare i kemiska reaktioner, använder de en laser eller LED för att starta och stoppa en reaktion.

Med covid-avstängningen bytte forskarna vid QUT:s Soft Matter Materials Group, liksom resten av världen, till att arbeta hemifrån vilket innebar begränsad tid i universitetets forskningslabb.

Där det var säkert och praktiskt möjligt, letade forskarna efter sätt att ta med sig sitt arbete hem.

Denna situation inspirerade forskarna att fortsätta sitt experiment med solljus och Dr. Delafresnaye installerade experimentet på sitt utomhusgrillbord och lämnade det i det som forskningsrapporten kallar "Australian sunshine" i fyra timmar.

"Utöver att använda milda förhållanden vid omgivningstemperatur, behöver vi inga tillsatser, ytaktiva ämnen eller oönskade kemikalier som så småningom kommer att finnas som föroreningar i det slutliga materialet", sa Dr. Delafresnaye.

Professor Barner-Kowollik sa att historien om upptäckt av en slump byggde på hårt arbete.

"Det är serendipity. När du gör många relevanta saker upptäcker du ofta något betydelsefullt," sa professor Barner-Kowollik.

"Du måste ge vetenskapen utrymme för att utvecklas."

"Det finns förmodligen 10 års förståelse för fotokemiska reaktioner som har fått oss till denna punkt."

"Det här är en klass av molekyler som vi började arbeta med 2012, och sedan dess har arbetet utvecklats och blivit mer och mer sofistikerat."

Professor Barner-Kowollik sa att forskningen banade väg för produktion av mikrosfärer med hjälp av solens kraft.

"Ofta betraktad som skadlig, vår sol är en kraftfull och gratis resurs. Australien är ett av de soligaste länderna i världen", sa professor Barner-Kowollik.

"Den lockande möjligheten att producera en nyckelmaterialklass genom smart användning av en naturlig och obegränsad resurs kan på ett avgörande sätt bidra till en avancerad hållbar ekonomi."

Med tanke på lättheten och enkelheten att producera mikrosfärer med solljus har QUT patenterat tekniken. + Utforska vidare

Korsande ljusstrålar är nyckeln till transformativ 3D-skrivarpotential