Un chimico della RUDN ha creato la tecnologia per la sintesi di nanosfere polimeriche da utilizzare nella produzione di dispositivi elettrochimici. Il metodo non richiede tensioattivi e produce nanoparticelle di dimensioni predeterminate. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Chimica dei polimeri .

Le nanoparticelle utilizzate per applicazioni industriali dovrebbero essere le stesse per forma e dimensioni, indipendentemente dal materiale di cui sono fatti. Questa è una sfida difficile da realizzare sia in laboratorio che per la produzione industriale. In alcuni casi, le nanoparticelle con una differenza di dimensioni anche di poche decine di nanometri non svolgono le funzioni richieste. Rafael Luke della RUDN University, insieme ai colleghi di Cina e Pakistan, ha proposto un metodo semplificato per creare nanosfere polimeriche di dimensioni controllate.

La nuova tecnologia si basa sul processo sol-gel di sintesi dei polimeri. Gli scienziati mescolano una serie di monomeri e avviano reazioni di idrolisi e policondensazione. Questi processi portano alla formazione di un sol, una soluzione di minuscole particelle, comprese particelle nanometriche di una sostanza solida o bolle di gas. Dopo ulteriori elaborazioni, il sol si concentra allo stato di un gel omogeneo o trasuda le singole nanoparticelle (ad esempio, per centrifugazione). Per rendere omogenee le particelle risultanti, è necessario applicare tensioattivi al sol o utilizzare una matrice.

I ricercatori hanno ottenuto nanoparticelle sintetizzando composti di polibenzossazina, un gruppo di polimeri che possono essere prodotti da vari monomeri in condizioni abbastanza blande. A differenza della maggior parte dei ricercatori precedenti, i chimici del RUDN sono riusciti a sintetizzare la polibenzoxazina sotto forma di nanoparticelle senza utilizzare matrici o tensioattivi. I chimici hanno trovato concentrazioni specifiche dei monomeri (floroglucina, para-fenilendiammina, e formaldeide) disciolti in acqua ed etanolo che, in combinazione con un riscaldamento moderato (fino a 75 ° C), ha portato alla formazione di nanosfere di dimensioni uniformi. Gli autori suggeriscono che l'effetto si ottiene grazie all'uso di para-fenilendiammina. Partecipa alla reazione e funge da catalizzatore. Ricercatori e produttori possono impostare la dimensione desiderata delle nanoparticelle variando la concentrazione dei monomeri iniziali e il rapporto nelle soluzioni di acqua ed etanolo. Questo è un ulteriore vantaggio del nuovo metodo. Nell'esperimento, i ricercatori della sezione sono riusciti a produrre nanosfere con un diametro di 105, 157 e 186nm.

Nanoparticelle di questo tipo possono essere utilizzate in elettrochimica. I ricercatori della RUDN hanno carbonizzato le nanosfere polimeriche in atmosfera di azoto a 800°C e hanno ottenuto nanosfere di carbonio contenenti azoto, che ha mantenuto le stesse dimensioni e forma. Queste nanoparticelle sono state utilizzate per creare elettrodi. Le nanosfere di carbonio hanno dimostrato un'elevata capacità elettrica. Nel futuro, possono essere utilizzati per creare supercondensatori e sorgenti di corrente chimica.

"L'approccio tradizionale alla sintesi di tali polimeri richiede l'uso di tensioattivi o matrici. Controllano direttamente la dimensione delle particelle e costruiscono la struttura del materiale, " spiega Rafael Luka, direttore del Molecular Design and Synthesis of Innovative Compounds for Medicine. "Il nostro approccio consente di smettere di usarli. Abbiamo già testato una delle possibili applicazioni delle nanoparticelle ottenute. Le nanosfere di carbonio contenenti azoto senza ulteriore attivazione sono state utilizzate come supercondensatore e hanno dimostrato il potenziale da utilizzare nel campo della conversione dell'energia e Conservazione."