211service.com
Laser-udløste kemiske reaktioner
Normalt kan kemikere ikke blande deres reaktanter sammen, før det øjeblik, de er klar til, at reaktionen kan fortsætte. Men nu har forskere udviklet en måde at indkapsle stærkt reaktive kemikalier med kulstof-nanorør inde i nylon mikroskaller, placere dem i en blanding med andre reaktanter, opbevare blandingen så længe de ønsker, og derefter bruge laserlys til at sprænge kapslerne, hvilket starter kemikaliet. reaktion, når og hvor det er nødvendigt. Systemet kan bruges til udskrivning, til kontrolleret lægemiddellevering inde i kroppen eller i industriel kemisk syntese.
Lys aktiveret: Disse mikrokapsler, lavet af nylon, kan bruges til at adskille stærkt reaktive kemikalier i den samme væske. Kapslerne brister, når de belyses af en laser, og blander kemikalierne.
Vi har udviklet en måde at have inkompatible kemikalier i en enkelt beholder og et eksternt middel til at få dem til at reagere, siger Jean Fréchet , en organisk kemiker ved University of California, Berkeley.
Bruger indkapslingssystemet, siger Alex Zettl , professor i fysik på universitetet, som arbejder på de kemiske kapsler med Fréchet, kan du placere kemikalierne præcis, hvor du vil have dem, efterlade dem og derefter bruge laseren som en knap til at igangsætte en reaktion efter behov.
Berkeley-forskerne bruger en etableret reaktion til at skabe kapslerne. De blander kemikaliet, der skal indkapsles, med en lille mængde kulstofnanorør og forløberne til fremstilling af nylon, mens de konstant omrøres. Omrøringen får nylonet til at danne kugler, der fanger nanorørene og reaktanten. Ved at variere omrøringshastigheden kan Berkeley-kemikerne variere størrelsen af de resulterende kapsler fra omkring 100 til 1.000 mikrometer. Når de retter en laser mod en kapsel, absorberer kulstofnanorørene lyset, opvarmer væsken indeni og får den til at udvide sig, indtil den eksploderer, og frigiver indholdet. Det nye er ikke selve partiklen, men det faktum, at den kan løses med en billig laser, siger Fréchet. Dette er muligt, fordi kulstofnanorør - det sorteste kendte stof - absorberer et bredt spektrum af lys meget effektivt.
Mikrokapsler findes almindeligvis i vaskemidler, hvor de adskiller sæbe fra andre ingredienser, indtil de blandes med vand, og i kulfrit kopipapir, hvor de adskiller blæk, der reagerer, når kapslerne sprænges ved tryk fra en pen. Men der har ikke været en god måde at adskille reaktive væsker fra hinanden på og præcist at kontrollere deres frigivelse.
I et blad udgivet i Journal of the American Chemical Society , beskriver forskerne at bruge de lysudløste mikrokapsler til at kontrollere to forskellige typer reaktioner.
Laserstyringen giver mange frihedsgrader til at afsætte noget reaktivt, siger Jeffrey Leon, kemiker i elektronikafdelingen. håndtere , et firma med hovedkontor i Düsseldorf, Tyskland. At beskytte stærkt reaktive kemikalier fra hinanden i en væske og derefter nøje kunne kontrollere deres frigivelse, siger Leon, har været et mål i lang tid. Forskningen er i sin tidlige fase og har mange potentielle anvendelsesmuligheder. Det næste trin er at gøre kapslerne så små som muligt, hvilket kunne muliggøre brug af de laser-triggede kapsler til udskrivning af elektroniske materialer, siger Leon.
Berkeley-forskerne arbejder på at skifte kulstofnanorørene ud med farvestoffer, der absorberer meget smallere lysbånd. Dette ville give mulighed for en anden grad af kontrol over kemikaliefrigivelse: lasere med forskellige bølgelængder kunne bruges til at frigive forskellige kemikalier.