I ricercatori dell’Università della California, a Santa Barbara, insieme ai colleghi dell’Università di Boston, hanno scoperto un modo per migliorare notevolmente l’efficienza della fotopolimerizzazione dei radicali liberi migliorando l’assorbimento della luce visibile.

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. Tuttavia, l’efficienza della fotopolimerizzazione è limitata dal basso assorbimento della luce visibile da parte dei fotoiniziatori, che sono tipicamente coloranti organici.

Per affrontare questa sfida, il gruppo di ricerca si è ispirato alla fotosintesi, il processo mediante il quale le piante convertono la luce solare in energia chimica. La fotosintesi utilizza pigmenti che assorbono la luce per catturare l'energia solare e generare intermedi reattivi che guidano le reazioni chimiche.

I ricercatori hanno implementato una strategia simile incorporando un complesso metallo-legante nel sistema di fotopolimerizzazione. Questo complesso metallo-ligando agisce come un'unità artificiale di raccolta della luce che cattura in modo efficiente la luce visibile e genera specie radicaliche reattive in grado di avviare la polimerizzazione.

Utilizzando questo approccio, i ricercatori hanno ottenuto una conversione quasi del 100% dei monomeri in polimeri con modellazione ad alta risoluzione e proprietà meccaniche migliorate. Ciò rappresenta un miglioramento significativo rispetto ai metodi di fotopolimerizzazione convenzionali, che tipicamente presentano efficienze di conversione inferiori.

Lo studio apre nuove strade per lo sviluppo di tecniche di fotopolimerizzazione più efficienti e rispettose dell’ambiente con potenziali applicazioni nella produzione avanzata, nella stampa 3D e nella microelettronica. Migliorando l’assorbimento della luce visibile e ottenendo efficienze di conversione più elevate, questa tecnologia potrebbe ridurre il consumo di energia e migliorare le prestazioni di vari processi di fabbricazione basati sulla luce.