Farbabstimmbare nanoskalige Mizellen
Blockcopolymere sind eine spezielle Art von Polymer, die aus Blöcken von zwei oder mehreren unterschiedlichen sich wiederholenden Monomeren hergestellt wird. Wenn zum Beispiel A und B die einzelnen Monomere sind, ist AAABBBAAA ein mögliches Blockcopolymer, das durch ihre kovalente Bindung gebildet wird. Die Kombination baut wie bei Verbundwerkstoffen auf den individuellen Eigenschaften der Komponenten auf, um am Ende bessere Eigenschaften als die einfache Summer der Einzelteile zu haben. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Organoboron-based luminescent nanomaterials via crystallization-driven self-assembly" (ZHIM) führten Forscher Pionierarbeit im Bereich der Selbstorganisation von nanoskaligen Mizellen-Architekturen aus speziellen Blockcopolymeren mit einfachen und kostengünstigen Verfahren durch. Die Ergebnisse könnten eine Revolution für hochauflösende Bildschirme und biomedizinische Bildgebung und Diagnostik darstellen. Das Team demonstrierte zum ersten Mal die Selbstorganisation von nanoskaligen Objekten, ähnlich wie Pixel auf einem Bildschirm, nur eine halbe Million Mal kleiner. Nanophasentrennung von Funktionseinheiten innerhalb einer Mizelle erzeugte segmentierte Farbe mit sequentieller Anordnung von roten, grünen und blauen Leuchtstoffpolymeren. Die Forscher produzierten auch angepasste 2D-Architekturen ähnlich wie Blutplättchen und nutzten sie, um Hybridarchitekturen zu bilden, die nanoskaligen Pfeilen und Speeren ähneln. Die Ergebnisse wurden in den renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschriften Nature Communications und Nature Chemistry veröffentlicht und in der Zeitschrift Chemical & Engineering News vorgestellt. Insbesondere mit einem Polyferrocenylsilan-Metalloblock und Bor-funktionalisierten fluoreszierenden Spulenblöcken wurden Blockcopolymere durch sequentielle anionische Polymerisation hergestellt, gefolgt von effizienten Click-Reaktionen. Click-Chemie bezieht sich auf Reaktionen, die effizient, einfach durchzuführen, ertragreich und mit zahlreichen Lösungsmitteln und funktionellen Gruppen kompatibel sind. Die Blockcopolymere fügten sich durch eine kostengünstige Lösungsverarbeitung, der Kristallisationsselbstorganisation, selbst zu funktionellen nanoskaligen Leuchtzylindern und Plättchen zusammen. Die Entdeckung einer Methode, um maßgeschneiderte und funktionale nanoskalige Leuchtobjekte durch einfache und kostengünstige Verfahren herzustellen, wird voraussichtlich einen bleibenden Einfluss auf die Polymerchemie haben. Im Gegenzug wird eine schnelle und kostengünstige Herstellung von neuartigen Nano-Architekturen zu zahlreichen Anwendungen von gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Bedeutung in Bereichen wie Display-Technologie und Biomedizin führen.
Schlüsselbegriffe
Nanoskalig, lumineszierend, Selbstorganisation, Blockcopolymere, Nanomaterialien
