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水稻科学家用光引发的纳米粒子制造聚合物

水稻研究生一帆朱拥有一小瓶光敏半导体量子点。照片由杰夫Fitlow

赖斯大学的科学家计划利用太阳的力量,利用光敏量子点(微观半导体粒子)作为催化剂来构建功能合成聚合物。

发光点只有几纳米宽,但由于其独特的光学和电子特性而高度可调。它们开始在现代显示器中出现,但也适用于工业化学。

材料科学家Eilaf Egap的Rice实验室专注于后者,其证明了通过光控原子转移自由基聚合制备聚合物的稳定而经济的方法。该方法可以取代目前用于制造甲基丙烯酸酯(塑料常见),苯乙烯和嵌段共聚物等分子催化剂或昂贵的过渡金属。

Egap,Rice博士后研究员,主要作者Yiming Huang和研究生Yifan Zhu所做的工作在美国化学学会期刊ACS Macro Letters上有详细介绍。

该实验室使用各种光源,包括太阳甚至家用灯,照亮分散的硒化镉量子点的解决方案。这引入了从基于溴化物的引发剂生成自由基原子,其又引发溶液中的丙烯酸酯单体连接。因为在Egap的实验室中测试的单体没有能力终止链的扩散,所以这个过程被称为活性聚合。

“它会一直持续下去,直到它消耗掉所有的单体,或者你决定终止,”Egap说。

材料科学和纳米工程以及化学和生物分子工程的助理教授Egap表示,量子点聚合显示了高度控制复杂聚合物生长的前景。 “它的优点在于,如果你有单体A,并且想要以特定的顺序添加单体B和C,那么你可以做到这一点,”她说。 “在无规聚合中,它们会沿着聚合物骨架随机分散。

“这里的含义 - 也是我们更广泛的目标的一部分 - 是我们可以在许多应用中以受控和周期性的方式合成有机 - 无机杂化结构,”Egap说。

她预计这一过程也可能导致发现新型聚合物。一种可能是具有附接的半导体聚合物的量子点光催化剂,其将简化太阳能电池和其他装置的制造。

“这些也可能与发光二极管,磁电子和生物成像有关,”她说。 “我们可以一次种植它们。这就是梦想,我认为我们已经触手可及。“

出版物:Yiming Huang等人,“半导体量子点作为用于控制的光介导的自由基聚合的光催化剂”,ACS Macro Lett。,2018,7,pp184-189; DOI:10.1021 / acsmacrolett.7b00968

资料来源:莱斯大学David Ruth / Mike Williams