‘Onmogelijke’ polymerisatie wél mogelijk in nanofilm

Amerikaanse onderzoekers hebben ontdekt hoe ze 1,2-gesubstitueerde etheenverbindingen kunnen laten polymeriseren. In zo’n beetje alle boeken over polymeerchemie staat dat dit onmogelijk is.

Zoals bekend verloopt de radicaalpolymerisatie van ethenen uiterst gemakkelijk zolang aan hooguit één van beide koolstofatomen een groter atoom of een zijketen zit. Styreen en vinylchloride zijn bekende voorbeelden. Zodra er aan beide koolstofatomen substituenten hangen die groter zijn dan een methylgroep, wordt sterische hindering de bepalende factor. De zijketens zitten elkaar dan dusdanig in de weg dat de polymeerketen niet aan groeien toe komt.

In het tijdschrift Macromolecules wisten Jochen Lauterbach en Chris Snively (University of Delaware) onlangs echter te melden dat ze er iets op hebben gevonden. Ze maken gebruik van een zelf bedachte, oplosmiddelvrije ‘depositiepolymerisatietechniek’. Hierbij laten ze het monomeer verdampen in een vacuümkamer, en laten het dan neerslaan op een metaaloppervlak (in dit geval polykristallijn tantaal) dat is afgekoeld tot beneden het vriespunt van het monomeer.

Het monomeerlaagje wordt vervolgens bestraald met UV-licht. Als twee moleculen toevallig in de juiste stand naast elkaar liggen, zullen ze hierdoor polymeriseren. Die kans blijkt in de praktijk niet eens zo klein te zijn. Doordat de moleculen in het uiterst dunne laagje nauwelijks bewegingsvrijheid hebben, is de sterische hindering geen factor van betekenis meer.

De onderzoekers hebben het uitgeprobeerd met drie monomeren: cinnamylalcohol, fumaronitril en crotononitril. Met alledrie bereikten ze molecuulgewichten in de ordegrootte 10⁶, terwijl bij de eerste twee al na een paar minuten bestralen een conversie van 50% werd gehaald.

De conclusie luidt dat dergelijke polymerisaties dus wel degelijk mogelijk zijn. De volgende uitdaging is om het op grotere schaal voor elkaar te krijgen.

bron: University of Delaware