Resumen esquemático de la reacción. La activación de dos colores de una ciclobutenodiona estable (luz ultravioleta) y azobenceno de tetracloruro orto-sustituido desplazado hacia el rojo (luz naranja) permite la formación de un producto ligado en la reticulación de polímeros. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-30002-6
Los investigadores de QUT han utilizado haces de luz que se cruzan para controlar las reacciones químicas en un material avanzado, allanando el camino para su uso futuro en impresoras 3D que imprimen capas enteras a la vez en lugar de puntos individuales.
El equipo de investigación interdisciplinario del Centro de Ciencia de Materiales de QUT, compuesto por la Dra. Sarah Walden, Leona Rodrigues, la Dra. Jessica Alves, el profesor asociado James Blinco, el Dr. Vinh Truong y el profesor Christopher Barner-Kowollik, miembro de ARC Laureate, han publicado su investigación en Comunicaciones de la naturaleza .
El Dr. Walden dijo que la luz era una herramienta particularmente deseable para activar procesos químicos, debido a la precisión que ofrecía al iniciar una reacción.
"La mayor parte del trabajo que los investigadores del Grupo de materiales de materia blanda de QUT han realizado en el pasado con la luz ha consistido en utilizar un rayo láser para iniciar y detener una reacción química a lo largo de todo el volumen donde la luz golpea el material", dijo el Dr. Walden.
"En este caso, tenemos dos haces de luz de diferentes colores, y la reacción solo ocurre donde los dos haces se cruzan. Usamos un color de luz para activar una molécula y el segundo color de luz para activar otra molécula. Y donde los dos los rayos de luz se encuentran, las dos moléculas activadas reaccionan para formar un material sólido.
"Normalmente, en una impresora 3D, el chorro de tinta se mueve en dos dimensiones, imprimiendo lentamente una capa 2D antes de moverse hacia arriba para imprimir otra capa en la parte superior. Pero con esta tecnología, podría activar una hoja bidimensional completa e imprimir la toda la hoja a la vez".
El profesor Barner-Kowollik dijo que estos dos materiales activados por color son actualmente muy raros. "Este proyecto se trata de probar la viabilidad de la tinta para la futura generación de impresoras", dijo.
La profesora Barner-Kowollik, cuya carrera se centra en el poder y las posibilidades de la luz en la ciencia de los materiales, fue reconocida recientemente con el premio de química más importante de Australia, la medalla David Craig 2022, otorgada por la Academia de Ciencias de Australia.
El profesor Barner-Kowollik dijo que uno de los desafíos del proyecto era encontrar dos moléculas que pudieran activarse con dos colores diferentes de luz y luego hacer que reaccionaran juntas.
"De aquí es de donde proviene la innovación", dijo el profesor Barner-Kowollik. "Quieres que una molécula se active con un color de luz pero no con el otro color, y viceversa. Eso no es fácil de encontrar, en realidad es bastante difícil de encontrar".
El Dr. Truong, después de mucho trabajo, pudo encontrar dos moléculas que reaccionaron a las luces de la manera requerida y se combinaron para formar un material muy sólido.
"En nuestro diseño químico, ambos procesos activados por la luz son reversibles", dijo el Dr. Truong. "Por lo tanto, podemos controlar exactamente cuándo y dónde se puede formar el material sólido". Los algoritmos y los láseres controlan la reactividad química
