Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara ve Dow Kimyasal Şirketi’nden kimya ve malzeme bilimi uzmanlarından oluşan bir araştırma grubu, kontrollü radikal polimerizasyonunun yaygın kullanımını engelleyen sorunlardan bir tanesini aşmak için yeni bir yöntem geliştiler.
Yüzlerce milyar dolar değerindeki küresel polimer endüstrisinde, Atom Transfer Radikal Polimerizasyonu yapıştırıcılardan elektronik eşyalara kadar geniş bir yelpazede kullanılan iyi tanımlanmış polimerleri oluşturmak için önemli bir süreç olarak gelişmekte olan bir tekniktir. Ancak metal katalizörler kullanımıyla tasarlanan güncel ATRP yöntemleri, biyomedikal amaçlar için kullanılan malzemeler gibi metal kirliliğin bir sorun olduğu uygulamalarda büyük engellerle karşılaşmaktadır.
Radikal polimerizasyonundaki bu yeni yöntem bakır gibi ağır metal katalizörleri içermemektedir. Bu yenilikçi ve metal içermeyen ATRP yönteminde, organik bazlı bir fotokatalizör ve son derece kontrollü kimyasal reaksiyonlar için bir uyarıcı olarak ışık kullanılmaktadır.
Craig Hawker (UC Santa Barbara Dow Malzeme Enstitüsü Müdürü) araştırmanın çıkışı hakkında şunları söylemektedir: ‘’ ATRP yöntemindeki en büyük sorun şu soruyla belirtilir: Herhangi bir metal olmadan yapılabilir mi? Bunun cevabını bulmak için kararsız durumda yüksek indirgeyici özelliğe sahip olan organik bir katalizör geliştirilmesine doğru odaklandık. Ve bunun sonucunda kolayca hazırlanabilen bir katalizöre (fenotiazin) ulaştık.’’
Javier Read de Alaniz (Sorumlu araştırmacı ve UC Santa Barbara Kimya ve Biyokimya Profesörü) ise şunları belirtmektedir: ‘’Bu endüstri için bir ‘drop-in’ teknolojisidir. Zaten ATRP için aynı başlangıç maddeleri kullanılmaktadır, fakat şimdi bunu bakır olmadan da gerçekleştirebileceklerdir.’’ Eser miktarlarda olsa dahi bakır bir iletken gibi davrandığından mikroelektronik malzemeler için ve organizma ve hücrelerdeki toksik etkileri nedeniyle de biyolojik uygulamalar için bir sorun oluşturur.
Read de Alaniz, Hawker ve Brett Fors’un doktora sonrası araştırması, başlangıçta fotoreaktif bir iridyum katalizörden esinlenerek çalışmaya neden olmuştur. Çalışmaları yakın zamanda ‘Metal-Free Atom Transfer Radical Polymerization’ konu başlıklı the American Chemical Society dergisinde yer alan bir makalede ayrıntılı olarak verilmiştir. Araştırma, bir UCSB Mühendislik Fakültesi araştırma ortağı olan Dow firmasının desteklemesiyle mümkün hale gelmiştir.
Hawker’a göre: ‘’ATRP zaten onlarca büyük endüstri genelinde yaygın olarak kullanılmaktadır fakat bu yeni metal içermeyen hızlı polimerizasyon prosesi, kontrollü radikal polimerizasyonunu yeni uygulamalar ve yeni alanlara doğru itmektedir. Günümüzde kullanılan birçok prosesin tamamı ATRP ile başlamaktadır. Şimdi ise bu yöntem sayesinde yeni sınıf organik bazlı fotoredoks katalizörlerin yolu açılmaktadır.’’
Radikal polimerizasyon proseslerinin kontrolü fonksiyonel blok polimerlerin sentezi için kritik önem taşımaktadır. Bir katalizör olarak kullanılan fenotiazin yüksek zincir sonu kalitesine ulaşıldığı sıralı blok kopolimerleri oluşturur. Bu özellik sayesinde hem polimer yapısında yüksek derecede çok yönlülüğe sahip olan hem de etkili bir proses olduğu anlamına gelmektedir.
Hawkes araştırma hakkında son olarak şunları belirtmektedir: ‘’Proseste ısı ihtiyacı yoktur. Basit bir LED ışık yardımıyla oda sıcaklığında gerçekleştirilebilir. Çok çeşitli vinil monomorleri üzerinde başarılı sonuçlar elde ettik dolayısıyla bu polimerizasyon stratejisinden pek çok düzeyde yararlanmak mümkündür.
ATRP gibi yaşayan radikal proseslerin geliştirilmesi, son on yıldır polimer kimyasında gerçekleşen tartışmasız en büyük olaylardan biridir. Bu yeni keşif, bütün alanları önemli ölçüde ileriye götürecektir.’’
Kaynak: sciencedaily.com
