Molti materiali nel mondo moderno, dalla plastica che lo domina ai chip elettronici che lo guidano, sono costruiti con polimeri. Data la loro ubiquità e le esigenze in evoluzione del nostro mondo, trovare metodi migliori e più efficienti per realizzarli è un problema di ricerca in corso. Inoltre, le attuali questioni ambientali richiedono l'uso di metodi e materiali di input che siano rispettosi dell'ambiente.

Recenti ricerche degli scienziati del Nagoya Institute of Technology, Giappone, è stato in questa vena, aggiungendo una nuova svolta a una tecnica di polimerizzazione che esiste e ha successo sin dagli anni '80:la polimerizzazione cationica vivente, dove la crescita della catena polimerica non ha la capacità di terminare fino a quando il monomero non viene consumato. Gli scienziati hanno, per la prima volta, dimostrato organocatalisi senza metalli per questa reazione a temperatura ambiente per polimeri di vinile e stirene, due dei polimeri più comuni utilizzati nelle materie plastiche. Il loro metodo non è solo più efficiente degli attuali metodi a base di metalli, ma anche rispettoso dell'ambiente. I loro risultati sono pubblicati nella Royal Society of Chemistry's Chimica dei polimeri .

Nel loro studio, hanno prima testato l'applicabilità di organocatalizzatori a legame alogeno non ionici e multidentati (o che accettano più coppie di elettroni), in particolare due oligoareni polifluoro-sostituiti che trasportano iodio, alla polimerizzazione cationica vivente dell'isobutil vinil etere. Citando uno dei motivi per cui lo hanno scelto, Dottor Koji Takagi, scienziato capo dello studio, spiega in un a parte:"La caratteristica non ionica è vantaggiosa perché il catalizzatore è solubile in solventi meno polari come il toluene che è più adatto per tale polimerizzazione di monomeri vinilici".

Hanno scoperto che con la variante tridentata, la reazione è andata avanti senza intoppi anche a temperatura ambiente, producendo una buona resa, anche se inferiore al limite teorico, in un ragionevole lasso di tempo, senza che il catalizzatore si decomponga o appaia come un'impurezza nel prodotto. Come spiega il dottor Takagi, questo potrebbe essere un buon vantaggio rispetto ai catalizzatori metallici esistenti utilizzati nell'industria:"Mentre i catalizzatori a base di metallo hanno contribuito in modo significativo alle scienze dei materiali nel secolo scorso, la contaminazione delle rimanenti impurità metalliche spesso determina una diminuzione della durata e delle prestazioni dei materiali prodotti. Riteniamo che la presente scoperta porterà alla produzione di materiali polimerici altamente puri e affidabili".

Nel dire questo, lui è, Certo, facendo riferimento anche all'altro importante risultato dello studio. La seconda parte del loro studio ha riguardato la valutazione dell'applicabilità di catalizzatori ionici iodoimidazolium con vari contro anioni (gli ioni negativi che accompagnano il gruppo caricato positivamente) alla polimerizzazione del p-metossistirene (pMOS) e dello stirene non sostituito, il secondo dei quali è più difficile da polimerizzare del primo.

pMOS polimerizza facilmente a temperatura ambiente entro due ore e senza la decomposizione del catalizzatore di un sale bidentato di 2-iodoimidazolio che aveva un controanione triflato. Lo stirene non sostituito ha dato la massima resa di polimero tramite una reazione a -10°C per 24 ore con un catalizzatore contenente controioni ingombranti e stabilizzante gli anioni.

Parlando dei prodotti ottenuti, Il dottor Takagi dice, "Sebbene i polimeri ottenuti non siano destinati a uno scopo specifico, la nostra metodologia dovrebbe essere applicata alla sintesi di polimeri conduttivi e polimeri degradabili, che non dovrebbero includere impurità metalliche se devono essere costruiti per un uso pratico."

Infatti, i risultati sono preziosi per andare avanti con la produzione più efficiente di materiali polimerici per una varietà di applicazioni. Però, l'utilizzo riuscito di organocatalizzatori a temperatura ambiente offre anche numerosi altri vantaggi. Per uno, gli organocatalizzatori mancano di sensibilità all'umidità e all'ossigeno, occupandosi del problema a volte grave che la natura relativamente igroscopica dei catalizzatori ionici pone a tali reazioni di polimerizzazione controllata. Ulteriore, sono facilmente reperibili e quindi, basso costo. Inoltre non sono tossici per l'ambiente. E quando le reazioni sono condotte a temperatura ambiente, il fabbisogno energetico è basso.

Questo studio apre la strada all'elettronica a basso costo del futuro, realizzata con materiali rispettosi dell'ambiente in modi sostenibili.