Nanobuisjes blazen chemicaliënverpakking op

In Berkeley zijn holle kunststof microbolletjes ontwikkeld die knappen wanneer je ze beschijnt met een infraroodlaser. De toepassingsmogelijkheden van dit vloeistof-aflevermechanisme zijn eindeloos, zo schrijven Jean Fréchet, Alex Zettl en collega’s in JACS.

De truc is om de bolletjes niet alleen te vullen met de vloeistof die je wilt transporteren, maar er ook wat koolstofnanobuisjes bij te doen, die zoals bekend de neiging hebben om heet te worden onder invloed van IR-licht. Ze warmen op hun beurt de vloeistof op, tot de inwendige druk zo hoog wordt dat het bolletje het begeeft.

In de praktijk zijn zulke bolletjes te maken door een mengsel van de organische vloeistof en de buisjes te emulgeren in water. Vervolgens laat je op het grensvlak een triamine reageren met een di- of triacylchloride, zodat je daar een dun polyamidelaagje krijgt. De barstdruk van zo’n bolletje wordt in de JACS-publicatie voorzichtig geschat op 4,5 atmosfeer.

Als voorbeeld van wat je hier mee kunt doen hebben de onderzoekers bolletjes gemaakt met fenylacetyleen, en die gemengd door benzylazide met een vleugje Cu(I) als katalysator. Die combinatie van ingrediënten garandeert normaal gesproken een zeer snelle clickreactie, maar dat blijkt inderdaad pas te gebeuren wanneer je er een IR-laser op zet.

Een tweede demonstratie betrof de polymerisatie van dicyclopentadieen (DCPD), via een metathesereactie waarbij de ring wordt geopend. In dit geval werd de benodigde Grubbs-katalysator geëncapsuleerd, waarna de bolletjes door de DCPD weren gemengd. Na een week was de viscositeit nog niet merkbaar opgelopen, maar zette je er een IR-laser op dan was het een kwestie van minuten eer de vloeistof in een gel veranderde.

Wellicht kun je de bolletjes ook gebruiken om chemotherapie toe te dienen (waarbij je alleen de tumor belicht) of om grote oppervlakken te bedrukken (waabij je met de laser het gewenste patroon tekent).

De onderzoekers waarschuwen wel dat het met thermisch instabiele vloeistoffen vermoedelijk wat minder goed zal werken.

bron: American Chemical Society