211service.com
Laserutlösta kemiska reaktioner
Vanligtvis kan kemister inte blanda ihop sina reaktanter förrän de är redo för reaktionen att fortsätta. Men nu har forskare utvecklat ett sätt att kapsla in mycket reaktiva kemikalier med kolnanorör inuti mikroskal av nylon, placera dem i en blandning med andra reaktanter, lagra blandningen så länge de vill och sedan använda laserljus för att spränga kapslarna, vilket initierar kemikalien. reaktion när och var det behövs. Systemet kan användas för utskrift, för kontrollerad läkemedelstillförsel inuti kroppen eller i industriell kemisk syntes.
Ljus aktiverat: Dessa mikrokapslar, gjorda av nylon, kan användas för att separera högreaktiva kemikalier i samma vätska. Kapslarna spricker när de belyses av en laser och blandar kemikalierna.
Vi har utvecklat ett sätt att ha inkompatibla kemikalier i en enda behållare, och ett externt sätt att få dem att reagera, säger Jean Fréchet , en organisk kemist vid University of California, Berkeley.
Att använda inkapslingssystemet, säger Alex Zettl , professor i fysik vid universitetet som arbetar på de kemiska kapslarna med Fréchet, kan du placera kemikalierna precis där du vill ha dem, lämna dem och sedan använda lasern som en ratt för att initiera en reaktion på begäran.
Berkeley-forskarna använder en etablerad reaktion för att skapa kapslarna. De blandar kemikalien som ska inkapslas med en liten mängd kolnanorör och prekursorerna för att göra nylon, under kontinuerlig omrörning. Omrörningen gör att nylonet bildar sfärer som fångar nanorören och reaktanten. Genom att variera omrörningshastigheten kan Berkeley-kemisterna variera storleken på de resulterande kapslarna från cirka 100 till 1 000 mikrometer. När de riktar en laser mot en kapsel absorberar kolnanorören ljuset, värmer upp vätskan inuti och får den att expandera tills den exploderar och släpper ut innehållet. Nyheten är inte själva partikeln, utan det faktum att den kan åtgärdas med en billig laser, säger Fréchet. Detta är möjligt eftersom kolnanorör – det svartaste kända ämnet – absorberar ett brett spektrum av ljus mycket effektivt.
Mikrokapslar finns vanligtvis i tvättmedel, där de separerar tvål från andra ingredienser tills de blandas med vatten, och i kolfritt kopieringspapper, där de separerar bläck som reagerar när kapslarna sprängs av tryck från en penna. Men det har inte funnits ett bra sätt att separera reaktiva vätskor från varandra och att exakt kontrollera deras frisättning.
I en tidning publicerad i Journal of the American Chemical Society , beskriver forskarna att använda de ljusutlösta mikrokapslarna för att kontrollera två olika typer av reaktioner.
Laserkontrollen erbjuder många frihetsgrader när det gäller att deponera något reaktivt, säger Jeffrey Leon, kemist inom elektronikavdelningen. hantera , ett företag med huvudkontor i Düsseldorf, Tyskland. Att skydda högreaktiva kemikalier från varandra i en vätska och sedan noggrant kunna kontrollera deras utsläpp, säger Leon, har varit ett mål länge. Forskningen är i ett tidigt skede och har många potentiella tillämpningar. Nästa steg är att göra kapslarna så små som möjligt, vilket skulle kunna möjliggöra användningen av de laserutlösta kapslarna vid utskrift av elektroniskt material, säger Leon.
Berkeley-forskarna arbetar med att byta ut kolnanorören mot färgämnen som absorberar mycket smalare ljusband. Detta skulle möjliggöra en annan grad av kontroll över kemikalieutsläpp: lasrar med olika våglängder skulle kunna användas för att frigöra olika kemikalier.