Новый метод получения важного для проведения научных исследований, инженерии и медицины полимера (полиакриламида) разработали ученые БФУ им. И. Канта. Предложенный подход позволяет получать гели в виде сложной формы и малых размеров (сотни микрометров). Результаты представлены в Mendeleev Communications.
Полиакриламид (ПАА) — полимер, при комнатной температуре имеющий гелеобразную консистенцию. Его используют в разных сферах, например, в медицине — при лечении артроза и артрита, в нефтяной промышленности — при проведении ремонтных работ в скважинах, в быту — для очистки технической и питьевой воды.
Особенностью этого материала является возможность получать его непосредственно перед применением, пояснили специалисты Балтийского федерального университета имени Канта (БФУ им. И. Канта).
Для синтеза ПАА необходимы строительные блоки — молекулы акриламида, фотоинициатор реакции и воздействие света. Энергия последнего разрывает малостабильные связи в молекуле-инициаторе и образует активные частицы, «нападающие» на молекулы акриламида. Те, в свою очередь, начинают атаковать друг друга, в результате чего между ними образуются связи, неразрушимые светом, добавили ученые.
Существующие фотоинициаторы «гасятся» воздухом: часть активных радикалов тратится на реакцию с кислородом, в результате чего «загеливание» полимера идет дольше.
Необходимость получать изделия из ПАА со сложной геометрией или малыми размерами требует либо создания соответствующей формы, либо фотомаски (непрозрачной пластины с прозрачными участками, пропускающими свет в виде определенного изображения), что может быть затруднительно как с технологической точки зрения, так и с финансовой, подчеркнули специалисты.
Коллектив специалистов БФУ им. И. Канта разработал нечувствительную к кислороду систему фотоинициаторов для синтеза полиакриламидных гелей с помощью фотолитографии, которая не требует изготовления трафарета. К тому же реакция запускается не при облучении ультрафиолетом, как у аналогов, а при воздействии видимого света.
«Наша система состоит из бис(2,2′-бипиридин)(1,10-фенантролин) рутения (II) хлорида, натрия бромата, малоновой кислоты. Она используется для синтеза сшитых полиакриламидных гелей методом фотополимеризации. Ее можно применять для создания двумерных гелевых фигур и их композиций с помощью цифровой фотолитографии. Рисуем двухмерное изображение на компьютере, проецируем его на акриламид с инициатором, получаем изделие нужной формы», — рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Центра прикладной нелинейной динамики БФУ им. И. Канта Илья Мальфанов.
По результатам исследований коллективом БФУ им. И. Канта получен патент. В дальнейшем авторы работы планируют использовать свое изобретение для создания химических вычислительных устройств, в которых за счет взаимодействия химических волн осуществляется обработка сигналов.
