Enligt en studie publicerad i tidskriften Nature Communications skapade teamet ett nytt system – inspirerat av fotosyntes – som använder synligt ljus för att generera reaktiva radikaler som kan utlösa polymerisation. Detta system uppnår nästan perfekt omvandling av monomerer till polymerer med högupplöst mönstring och förbättrad mekanisk hållfasthet.
Fotopolymerisation är en mycket använd teknik inom olika industrier, inklusive 3D-utskrift, tandvård och mikroelektronik, där flytande monomerer omvandlas till fasta polymerer vid exponering för ljus. Effektiviteten av fotopolymerisation begränsas emellertid av den låga absorptionen av synligt ljus av fotoinitiatorerna, som vanligtvis är organiska färgämnen.
För att ta itu med denna utmaning, hämtade forskargruppen inspiration från fotosyntes, den process genom vilken växter omvandlar solljus till kemisk energi. Fotosyntes använder ljusabsorberande pigment för att fånga solenergi och generera reaktiva mellanprodukter som driver kemiska reaktioner.
Forskarna implementerade en liknande strategi genom att införliva ett metall-ligandkomplex i fotopolymerisationssystemet. Detta metall-ligandkomplex fungerar som en artificiell ljusskördande enhet som effektivt fångar synligt ljus och genererar reaktiva radikaler som kan initiera polymerisation.
Genom att använda detta tillvägagångssätt uppnådde forskarna nästan 100 % omvandling av monomerer till polymerer med högupplöst mönstring och förbättrade mekaniska egenskaper. Detta representerar en betydande förbättring jämfört med konventionella fotopolymerisationsmetoder, som vanligtvis uppvisar lägre omvandlingseffektivitet.
Studien öppnar nya vägar för att utveckla mer effektiva och miljövänliga fotopolymerisationstekniker med potentiella tillämpningar inom avancerad tillverkning, 3D-utskrift och mikroelektronik. Genom att förbättra absorptionen av synligt ljus och uppnå högre konverteringseffektivitet kan denna teknik minska energiförbrukningen och förbättra prestandan för olika ljusbaserade tillverkningsprocesser.
