Forscher-Team entwickelt recyclebare Kunststoffe
Mit Hilfe eines photoschaltbaren Katalysatorsystems lassen sich sowohl Kettenl?nge (links) als auch Zusammensetzung (rechts) der gebildeten Polymere durch Licht unterschiedlicher Wellenl?nge kontrollieren. Visualisierung: Fabian Eisenreich
Ein Berliner Forscherteam hat ein neues Katalysatorsystem entwickelt, welches die Regulierung mehrerer Polymerisationsprozesse zur Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen durch Bestrahlung mit Licht verschiedener Farben erm?glicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden jetzt in Nature Catalysis ver?ffentlicht.
Die Eigenschaften eines Kunststoffes sind stark von Faktoren wie der Art der verknüpften Monomerbausteine sowie der L?nge und Zusammensetzung der gebildeten Polymerketten abh?ngig. Für gew?hnlich sind diese Faktoren durch die Wahl der jeweiligen Polymerisationsbedingungen vorbestimmt. Um darüber hinaus jedoch die Bildung der Polymere fernzusteuern und somit Kunststoffe mit neuartigen und bislang nicht zug?nglichen Charakteristika herzustellen, stellt die Regulation durch externe Einflüsse wie Licht ein attraktives Ziel dar. ?hnlich wie bei zahn?rztlichen Füllungen dient Licht in diesem Fall dazu, den Ort und die Dauer der chemischen Reaktionen w?hrend der Polymerbildung pr?zise zu kontrollieren.
Eine neue Methode zur lichtregulierten Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen haben nun Wissenschaftler der Humboldt-Universit?t zu Berlin, der Bundesanstalt für Materialforschung Berlin sowie der Heinrich-Heine-Universit?t Düsseldorf entwickelt. Im Zentrum der Arbeit steht ein eigens entworfener Katalysator, welcher in der Lage ist, seine Aktivit?t durch Bestrahlung mit Licht unterschiedlicher Wellenl?nge reversibel zu ?ndern. Damit konnten die Forscher die Herstellung von Polylactid – einem Kunststoff basierend auf Milchs?ure – durch gezielte Lichtpulse wiederholt aus- und anschalten, wodurch die Kettenl?nge der Polymerstr?nge eingestellt werden kann. Zudem gelang es zum ersten Mal, den Einbau zweier verschiedener Monomere in ein und dasselbe Polymerrückgrat mit Licht zu regulieren.
?Mit unserem ferngesteuerten Katalysator sind wir nun erstmals in der Lage, die Bildung von Polymerstr?ngen durch ein bestimmte Abfolge von Lichtpulsen gewisserma?en zu programmieren“, erl?utern die HU-Chemiker Fabian Eisenreich und Michael Kathan, die beiden Erstautoren der Studie. Ihre wegweisende Entwicklung ist ein wichtiger Schritt in Richtung intelligenter Herstellungsprozesse von (bioabbaubaren) Kunststoffen, um die wachsenden Anforderungen zukünftiger Anwendungen, wie lichtgesteuertem 3D-Drucken, erfüllen zu k?nnen.
Ver?ffentlichung
“A photoswitchable catalyst system for remote-controlled (co)polymerization in situ” Nature Catalysis (2018), DOI: 10.1038/s41929-018-0091-8
Artikel auf Nature Catalysis (Englisch)
Autoren: Fabian Eisenreich, Michael Kathan, Andre Dallmann, Svante P. Ihrig, Timm Schwaar, Bernd M. Schmidt und Stefan Hecht
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Prof. Stefan Hecht, Ph.D.
Institut für Chemie / IRIS Adlershof
Tel.: 030 2093-7365
sh@chemie.hu-berlin.de