Génie de Conception

En Vedette
Produire des objets en gel polymère

En utilisant la lumière visible à faible énergie.


12 octobre 2020
Par GC Staff

Une équipe de chercheurs de la chaire de chimie Goodnight Innovation, de la North Carolina State University, dirigée par le professeur Felix Castellano, a identifié un moyen d’utiliser la lumière visible à faible énergie pour produire des objets en gel polymère à partir de solutions de monomères purs. Cette recherche établit non seulement une solution potentielle aux défis actuels dans la production de ces matériaux, mais elle jette également un éclairage supplémentaire sur la manière dont les photons à faible énergie peuvent se combiner pour produire des états excités à haute énergie.

Les produits polymères – principalement les plastiques – sont utilisés dans tout, des bouteilles d’eau aux applications médicales, des milliards de livres de ces matériaux étant produits chaque année. Certains polymères peuvent être produits via un processus appelé polymérisation radicalaire, dans lequel une solution de monomère est exposée à la lumière ultraviolette (UV). La haute énergie de la lumière UV permet la réaction, formant le polymère. Les avantages de cette méthode comprennent moins de sous-produits de déchets chimiques et moins d’impact environnemental.

Cependant, cette méthode n’est pas sans inconvénients. La lumière UV à haute énergie utilisée pour générer ces polymères peut également dégrader les plastiques et n’est pas adaptée à la production de certains matériaux.

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Dans une récente contribution, les chercheurs de la chaire de chimie Goodnight Innovation ont appliqué un processus – appelé annihilation homomoléculaire triplet-triplet – à la production de polymères, en utilisant une lumière jaune ou verte à plus faible énergie pour créer des gels polymères.

Les chercheurs ont dissous la méso-tétraphénylporphyrine de zinc (II) (ZnTPP) dans deux monomères purs différents – le triacrylate de triméthylolpropane (TMPTA) et l’acrylate de méthyle (MA) – puis ont exposé les solutions à la lumière jaune. L’énergie de la lumière crée les triplets homomoléculaires dans ZnTPP, et lorsque ces triplets se combinent, ils créent un état excité S2 extrêmement courte qui a suffisamment d’énergie pour alimenter le processus de polymérisation.

« Nous avons utilisé le ZnTPP parce qu’il vous permet de voir l’émission de lumière de deux états excités différents et nous pourrions faire la différence entre les états d’énergie S1 plus faible et les états S2 d’énergie plus élevée, a expliqué Felix Castellano. Nous savons que la formation de polymère est le résultat direct de l’état excité S2, mais nous pouvons également montrer que c’est ce qui se passe par spectroscopie ».
https://news.ncsu.edu