Tillverkning av kemiska ämnen kräver normalt miljöfarliga lösningsmedel. Efter att forskargruppen till Miriam Unterlass, professor i fasta tillståndskemi vid universitetet i Konstanz, för första gången producerade organiska ämnen utan skadliga ämnen genom att värma dem i varmt vatten, kan forskarna nu krita fram ytterligare en framgång:Genom hydrotermisk syntes lyckats tillsammans bilda och kombinera organiska och oorganiska ämnen i samma reaktionskärl – närmare bestämt ett oorganiskt fast ämne som omsluter organiska färgämnesmolekyler. När det utsätts för ljus, som i stort sett är den mest miljövänliga energiresursen, fungerar hybridmaterialet som en katalysator, det vill säga en fotokatalysator. Eftersom fotokatalysatorn är en fast substans kan den användas flera gånger.

Studien publicerades nyligen online av Journal of Materials Chemistry A .

Hydrotermisk syntes, det vill säga produktion av material under tryck i varmt vatten, kopieras från naturen. I till exempel underjordiska varmvattenreservoarer bildas bergkristaller när atomerna lösta i det varma vattnet reagerar med varandra, först bildar molekyler och sedan kristaller. På samma sätt kan oorganiska molekyler framställas i syntetisk kemi – och som beskrivs i en studie om den miljövänliga processen vid syntes av organiska ämnen från 2021 av Miriam Unterlass – även organiska molekyler utan giftiga lösningsmedel.

Miljövänlig synergi mellan båda processerna

En miljövänlig synergi av båda metoderna uppstår från de aktuella resultaten, där förstaförfattaren Dr Hipassia Moura, en postdoktor i Miriam Unterlass team, spelar en stor roll. Miriam Unterlass säger, "I vårt arbete visar vi att det är möjligt att bilda oorganiska och organiska ämnen samtidigt i "varmt vatten", och att något användbart kommer ut ur det."

Att hybridmaterialet kan tillverkas helt utan giftiga lösningsmedel är desto mer anmärkningsvärt eftersom kemistens forskargrupp arbetar med färgämnesmolekyler som normalt kräver mycket giftiga kemikalier för sin syntes. Kärnan i det nya ämnet, som skapades i hett vatten, bildas av färgämnesmolekyler som finns som en lösning, medan materialet som omger dem har egenskaperna hos ett fast ämne. Resultatet är ett fast material som beter sig som en lösning när det gäller optiska egenskaper.

Återanvändbar katalysator

Färgämnen som lösningar har mycket specifika egenskaper. Färgämnesmolekylerna som Miriam Unterlass forskargrupp använder kan absorbera ljus och på så sätt katalysera reaktioner. Denna process liknar fotosyntes i växter, där det också är pigment som absorberar det ljus som behövs för fotosyntesen. Till skillnad från en lösning som måste kasseras efter användning, har hybridmaterialet den extra fördelen att det kan användas om och om igen som en katalysator, eftersom det är som ett fast material på utsidan.

Forskargruppens specifika mål för tillämpningen är små organiska molekyler som spelar en roll i läkemedel. I princip är metoden dock relevant för olika kemiska reaktioner och därmed framställning av otaliga syntetiska produkter. Och medan vatten fortfarande måste värmas upp för syntesen av hybridmaterialet, krävs endast ljusenergi för den katalytiska effekten. "Ljus är den bästa resursen vi har. Ljus kan inte användas upp", säger Miriam Unterlass. + Utforska vidare

Vatten ersätter gifter:Grön produktion av plast