211service.com
Door laser geactiveerde chemische reacties
Normaal gesproken kunnen scheikundigen hun reactanten niet mengen tot het moment dat ze klaar zijn om de reactie te laten plaatsvinden. Maar nu hebben onderzoekers een manier ontwikkeld om zeer reactieve chemicaliën in te kapselen met koolstofnanobuisjes in nylon microshells, ze in een mengsel met andere reactanten te plaatsen, het mengsel op te slaan zolang ze willen, en dan laserlicht te gebruiken om de capsules te laten barsten, waardoor de chemische stof wordt geïnitieerd. reactie wanneer en waar het nodig is. Het systeem kan worden gebruikt voor afdrukken, voor gecontroleerde medicijnafgifte in het lichaam of voor industriële chemische synthese.
Licht geactiveerd: Deze microcapsules, gemaakt van nylon, kunnen worden gebruikt om zeer reactieve chemicaliën in dezelfde vloeistof te scheiden. De capsules barsten wanneer ze door een laser worden belicht, waardoor de chemicaliën worden gemengd.
We hebben een manier ontwikkeld om onverenigbare chemicaliën in een enkele container te hebben, en een externe manier om ze te laten reageren, zegt Jean Frechet , een organisch chemicus aan de University of California, Berkeley.
Het inkapselingssysteem gebruiken, zegt: Alex Zettl , hoogleraar natuurkunde aan de universiteit die met Fréchet aan de chemische capsules werkt, kun je de chemicaliën precies plaatsen waar je ze wilt hebben, ze laten staan en vervolgens de laser als een knop gebruiken om op verzoek een reactie te starten.
De onderzoekers van Berkeley gebruiken een gevestigde reactie om de capsules te maken. Ze mengen de in te kapselen chemische stof met een kleine hoeveelheid koolstofnanobuisjes en de voorlopers voor het maken van nylon, onder voortdurend roeren. Door het roeren vormt het nylon bolletjes die de nanobuisjes en de reactant opvangen. Door de roersnelheid te variëren, kunnen de scheikundigen van Berkeley de grootte van de resulterende capsules variëren van ongeveer 100 tot 1000 micrometer. Wanneer ze een laser op een capsule richten, absorberen de koolstofnanobuisjes het licht, waardoor de vloeistof binnenin wordt verwarmd en deze uitzet totdat deze explodeert, waardoor de inhoud vrijkomt. De nieuwigheid is niet het deeltje zelf, maar het feit dat het kan worden aangepakt met een goedkope laser, zegt Fréchet. Dit is mogelijk doordat koolstofnanobuisjes – de zwartste bekende stof – zeer efficiënt een breed spectrum aan licht absorberen.
Microcapsules worden vaak aangetroffen in wasmiddelen, waar ze zeep van andere ingrediënten scheiden totdat ze met water zijn vermengd, en in koolstofvrij kopieerpapier, waar ze inkt scheiden die reageert wanneer de capsules door druk van een pen barsten. Maar er is geen goede manier geweest om reactieve vloeistoffen van elkaar te scheiden en hun afgifte nauwkeurig te regelen.
In een paper gepubliceerd in Tijdschrift van de American Chemical Society , beschrijven de onderzoekers het gebruik van de door licht geactiveerde microcapsules om twee verschillende soorten reacties te beheersen.
De laserbesturing biedt veel vrijheidsgraden bij het deponeren van iets reactiefs, zegt Jeffrey Leon, een chemicus in de elektronica-afdeling van handvat , een bedrijf met hoofdkantoor in Düsseldorf, Duitsland. Het is al heel lang een doel om zeer reactieve chemicaliën in een vloeistof tegen elkaar te beschermen en vervolgens hun afgifte zorgvuldig te beheersen, zegt Leon. Het onderzoek bevindt zich in de beginfase en heeft veel potentiële toepassingen. De volgende stap is om de capsules zo klein mogelijk te maken, wat het gebruik van de lasergestuurde capsules bij het printen van elektronische materialen mogelijk zou kunnen maken, zegt Leon.
De onderzoekers van Berkeley werken eraan om de koolstofnanobuisjes te vervangen door kleurstoffen die veel smallere lichtbanden absorberen. Dit zou een andere mate van controle over het vrijkomen van chemicaliën mogelijk maken: lasers van verschillende golflengten zouden kunnen worden gebruikt om verschillende chemicaliën vrij te geven.