Die Ansammlung von Mikroorganismen auf der Oberfläche stellt sowohl für die Schifffahrt als auch für die biomedizinische Industrie eine Herausforderung dar. Einige beliebte Polymerbeschichtungen zum Schutz vor Umweltverschmutzung werden im Meerwasser oxidativ abgebaut, wodurch sie mit der Zeit unwirksam werden. Amphoteres Ion (Moleküle mit negativen und positiven Ladungen und einer Nettoladung). Polymerbeschichtungen, ähnlich wie Teppiche mit Polymerketten, haben als potenzielle Alternativen Aufmerksamkeit erregt, müssen jedoch derzeit in einer inerten Umgebung ohne Wasser oder Luft gezüchtet werden. Dies verhindert, dass sie sich auf große Flächen ausbreiten.
Ein Team unter der Leitung von Satyasan Karjana am A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences hat herausgefunden, wie amphotere Polymerbeschichtungen in Wasser, Raumtemperatur und Luft hergestellt werden können, wodurch sie in einem viel größeren Maßstab eingesetzt werden können.
„Es war eine zufällige Entdeckung“, erklärt Jana. Sein Team versuchte, amphotere Polymerbeschichtungen mithilfe einer weit verbreiteten Methode namens Atomtransfer-Radikalpolymerisation herzustellen, als ihnen klar wurde, dass einige Reaktionen nicht das gewünschte Produkt lieferten. unerwartet wurde ein Amin gefunden das Ende der Polymerkette als Ligand am Katalysator, der in der Reaktion verwendet wird. „Es wird einige Zeit und eine Reihe von Experimenten erfordern, um das Rätsel zu lösen [wie es dorthin gelangt ist]“, erklärt Jana.
Kinetische Beobachtungen, Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) und andere Analysen weisen darauf hin, dass Amine die Polymerisation über Anionenmechanismen initiieren. Diese sogenannten anionischen Polymerisationen sind nicht beständig gegen Wasser, Methanol oder Luft, aber Janas Polymere wuchsen in Gegenwart aller drei. Dies führte dazu, dass das Team an seinen Ergebnissen zweifelte. Sie wandten sich Computermodellen zu, um zu sehen, was geschah.
„Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie bestätigen den vorgeschlagenen anionischen Polymerisationsmechanismus“, sagte er. „Dies ist das erste Beispiel einer anionischen Lösungspolymerisation von Ethylenmonomeren in einem wässrigen Medium unter aeroben Umgebungsbedingungen.“
Sein Team hat nun mit dieser Methode Polymerbeschichtungen aus vier amphoteren Monomeren und einer Reihe anionischer Initiatoren, von denen einige keine Amine sind, synthetisiert. „In Zukunft werden wir mit dieser Methode biofiltresistente Polymerschichten auf großen Flächen erzeugen.“ „Sie verwenden Sprüh- oder Imprägnierungsmethoden“, sagt Jana. Sie planen auch, die Antifouling-Wirkung der Beschichtungen in maritimen und biomedizinischen Anwendungen zu untersuchen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18. März 2021