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可见光代替紫外光控制化学反应

发布:HPLSElaser    |    2017-12-05 23:24    阅读:186
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来自澳大利亚和欧洲的研究小组已经开发了一种调制可见光的技术,能够控制制造工业材料所需的化学偶联剂的反应过程。研究人员表明,光反应的调制过程可以被逆转,并且每个独立的反应过程均能被重复。这种技术可以使未来的化学和先进制造业的工业应用中以可见光替代紫外光。

澳大利亚昆士兰科技大学(QUT)、德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和比利时根特大学的研究人员使用绿色激光来控制三唑酮(TADs)的反应过程。在绿光照射下,TADs停止反应;当绿光熄灭时,TADs再次开始快速反应。研究人员多次重复进行上述光切换过程,实验显示TADs的可见光诱导的光聚合导致定量的光致活化反应,为其热反应性提供了选择机制。


研究人员使用绿色激光调节三唑二酮(TADs)和强化学偶联剂的反应过程。图片来源:昆士兰科技大学。

在仔细选择基于热TAD反应的基础上,研究团队设计了一个使用光作为反应“开关”的反应歧管,以在热和光化学活化的反应通道之间选择性切换,从而提供光诱导的反应结果的选择性。


研究团队成员Christopher Barner-Kowollik教授和研究员Hannes Houck。图片来源:昆士兰科技大学。

来自昆士兰科技大学的Christopher Barner-Kowollik教授表示,紫外光对人体有害,但是在工业中经常被用来催化化学反应。

“对于植物来说,可见光在化学过程中起着至关重要的作用。白天,树木会吸收光,并将其作为能源来生长,并释放出氧气。然而,在夜晚,当没有光线可用时,化学反应被改变,植物释放出二氧化碳。我们受到这种自然过程的启发,并首次设计了一种完全可切换的化学反应系统。”

研究小组认为,他们的系统能够制造用于3D激光光刻的光敏材料,以及用于计算机芯片制造的微小结构。

Barner-Kowollik认为:“在以前的设计中,由于所谓的衍射极限,我们必须使用短波长的紫外光。但是,如果我们能够使用可见光来可逆地切换某些化学过程,并绕过光的衍射极限打印非常小的结构,那该怎么办呢?能够在3D激光平版印刷中切换化学反应,将能够彻底改变芯片的印刷方式,使其更便宜、更简单、更安全。我们设计的可见光系统光作为一种化学灭活机制可能提供一个途径来实现这一点。”

这项研究发表于Nature Communications。

来源: https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=62846

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