Secondo uno studio pubblicato sulla rivista Nature Communications, il team ha creato un nuovo sistema – ispirato alla fotosintesi – che utilizza la luce visibile per generare specie radicaliche reattive che possono innescare la polimerizzazione. Questo sistema raggiunge una conversione quasi perfetta dei monomeri in polimeri con patterning ad alta risoluzione e resistenza meccanica migliorata.
La fotopolimerizzazione è una tecnica ampiamente utilizzata in vari settori, tra cui la stampa 3D, l'odontoiatria e la microelettronica, in cui i monomeri liquidi vengono convertiti in polimeri solidi dopo l'esposizione alla luce. Il processo di generazione di specie di radicali liberi – intermedi reattivi cruciali per l’avvio della polimerizzazione – si basa tipicamente sulla luce ultravioletta (UV), che può essere dannosa e richiede attrezzature specializzate.
Tuttavia, il nuovo studio presenta un approccio alternativo che utilizza la luce visibile, che è più sicura e compatibile con una gamma più ampia di materiali. Il team ha sfruttato le caratteristiche uniche dei complessi dei metalli di transizione, in particolare dei complessi di ferro, che possono subire transizioni di trasferimento di carica da ligando a metallo (LMCT) indotte dalla luce. Queste transizioni generano specie radicaliche reattive attraverso il trasferimento di un elettrone dal ligando al centro metallico, dando inizio alla polimerizzazione.
Combinando un complesso di ferro con un assorbitore di luce visibile attentamente progettato, i ricercatori hanno ottenuto una fotopolimerizzazione dei radicali liberi indotta dalla luce visibile altamente efficiente. L'assorbitore funge da fotosensibilizzatore, catturando la luce visibile e trasferendo energia al complesso di ferro, che poi genera specie radicaliche.
Inoltre, il team ha applicato con successo il proprio sistema in varie applicazioni pratiche, tra cui la stampa 3D con risoluzione inferiore a 100 micrometri, la polimerizzazione di compositi dentali e la fabbricazione di attuatori e sensori morbidi. Le proprietà meccaniche migliorate e la biocompatibilità dei polimeri risultanti li rendono adatti a queste applicazioni.
L'autore corrispondente dello studio, Craig J. Hawker, professore di chimica e materiali alla UC Santa Barbara, sottolinea l'importanza delle loro scoperte:
"La capacità di utilizzare la luce visibile per un'efficiente fotopolimerizzazione dei radicali liberi apre nuove opportunità in molte aree, tra cui la stampa 3D, i rivestimenti e le applicazioni biomediche. Questo lavoro rappresenta un importante progresso nel campo della fotopolimerizzazione e ha il potenziale per rivoluzionare il modo in cui elaboriamo e produrre materiali."
Integrando molecole visibili che assorbono la luce in sistemi fotopolimerizzabili, i ricercatori migliorano efficacemente l’efficienza della fotopolimerizzazione dei radicali liberi, aprendo la strada ad applicazioni più versatili, più sicure e pratiche in vari settori.
