Metode sintesis 'hijau' yang luar biasa untuk zat warna berteknologi tinggi

The Enormous Radio / Lovers, Villains and Fools / The Little Prince (Juli 2019).

Anonim

Pewarna yang juga sangat menarik untuk elektronik organik baru-baru ini telah disiapkan dan dikristalisasi di Vienna University of Technology. Yang dibutuhkan hanyalah air, meskipun dalam kondisi yang sangat tidak biasa.

Pewarna-pewarna ini tidak hanya mengesankan karena warna mereka yang cerah dan kuat, mereka juga memiliki signifikansi teknologi yang penting: pewarna organik adalah kelas material dengan sifat yang sangat istimewa. Dari layar datar hingga kertas elektronik ke kartu chip: di masa depan, banyak teknologi kemungkinan didasarkan pada molekul organik seperti ini.

Sebelumnya, bahan-bahan seperti itu hanya bisa disiapkan menggunakan metode sintesis kompleks yang sangat berbahaya bagi lingkungan. Namun, para peneliti di Vienna University of Technology kini telah berhasil mensintesis beberapa perwakilan khas kelas bahan ini dengan cara yang sama sekali baru dan berbeda: pelarut beracun telah diganti dengan air. Tetapi bagaimana ini dilakukan? Ketika air dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi, sifat-sifatnya berubah secara signifikan. Rincian metode persiapan baru baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah bergengsi Angewandte Chemie.

Sifat-sifat air berubah tanpa perlu aditif

"Jika Anda mendengarkan perasaan awal perut Anda, Anda akan benar-benar curiga bahwa air adalah pelarut terburuk yang bisa dibayangkan untuk mensintesis dan mengkristalisasi molekul-molekul ini, " kata Miriam Unterlass dari Institute of Materials Chemistry di Vienna University of Technology. "Alasan untuk harapan ini adalah bahwa pewarna yang kami hasilkan sangat anti air." Jika Anda, misalnya, menerapkan tetesan kecil air ke beberapa bubuk pewarna kering, tetesannya hanya berguling. Pewarna tidak bisa dicampur dengan air.

Tetapi perilaku ini hanya berlaku untuk air seperti yang kita tahu dari penggunaan sehari-hari. Para peneliti di Universitas Teknologi Wina menggunakan air yang dipanaskan hingga setidaknya 180 ° C di dalam bejana tekanan khusus. Di bawah kondisi ini, tekanan naik secara drastis, sehingga sebagian besar air tetap cair meskipun suhu tinggi. Sifat kimia dan fisik air berubah secara drastis di bawah kondisi ini.

Terlalu panas untuk ikatan hidrogen

"Sifat-sifat dingin, air cair sangat dipengaruhi oleh apa yang dikenal sebagai ikatan hidrogen, " jelas Miriam Unterlass. "Ini adalah ikatan lemah antara molekul air yang terus-menerus rusak dan direformasi." Rata-rata, setiap molekul air terhubung ke tiga atau empat molekul air lainnya setiap saat pada suhu kamar. Dalam pressure cooker, jumlah ikatan hidrogen per molekul menurun.

"Ini juga berarti bahwa lebih banyak ion hadir dalam air pada suhu tinggi daripada di bawah kondisi standar - sejumlah molekul H 2 O dapat menjadi H 3 O + atau OH-, " jelas Unterlass. Dan ini secara dramatis mengubah sifat air: dalam arti tertentu, ia berperilaku seperti asam dan basa pada saat yang sama - ia dapat bertindak baik sebagai katalis asam dan basa dan karenanya mempercepat reaksi tertentu atau bahkan memungkinkannya dalam tempat pertama.

Antara lain, jumlah ion yang lebih tinggi dalam air pada suhu tinggi adalah penyebab utama untuk memfasilitasi pembubaran zat organik yang sepenuhnya tidak larut dalam kondisi normal. Akibatnya, molekul pewarna yang diteliti mungkin tidak hanya disintesis dalam air, tetapi juga mengkristal: mereka larut pada suhu yang cukup tinggi dan kemudian mengkristal ketika mereka mendingin.

"Biasanya, pelarut beracun diperlukan untuk mempersiapkan atau mengkristal pewarna tersebut. Dalam kasus kami, meskipun, air murni menampilkan sifat pelarut yang diinginkan - semua yang Anda butuhkan adalah tekanan dan panas, " kata Miriam Unterlass.

Kristal untuk elektronik masa depan

"Dalam keadaan yang sangat kristalin - yaitu pada tingkat keteraturan yang tinggi pada tingkat molekuler - sifat elektronik dari bahan ini meningkat. Oleh karena itu sangat penting untuk aplikasi dalam elektronik organik untuk memiliki tingkat kontrol yang tinggi atas proses kristalisasi, " kata Unterlass.

Namun untuk kristal ini, ada beberapa aplikasi potensial yang sangat berbeda. "Mereka dapat digunakan dimanapun persyaratan untuk pewarna agak menuntut, " kata Unterlass. "Salah satu aplikasi tersebut adalah cat mobil, atau area lain di mana kondisi kimia atau termal yang ekstrim berlaku, karena bahan-bahannya juga menjadi lebih stabil, semakin kristalinnya."

menu
menu