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Reacciones químicas activadas por láser
Por lo general, los químicos no pueden mezclar sus reactivos hasta el instante en que están listos para que continúe la reacción. Pero ahora los investigadores han desarrollado una forma de encapsular químicos altamente reactivos con nanotubos de carbono dentro de microcapas de nailon, colocarlos en una mezcla con otros reactivos, almacenar la mezcla todo el tiempo que deseen y luego usar luz láser para reventar las cápsulas, iniciando el químico. reacción cuando y donde sea necesario. El sistema podría usarse para imprimir, para la administración controlada de medicamentos dentro del cuerpo o en síntesis química industrial.
Luz activada: Estas microcápsulas, hechas de nailon, se pueden utilizar para separar productos químicos altamente reactivos en el mismo líquido. Las cápsulas explotan cuando se iluminan con un láser, mezclando los productos químicos.
Hemos desarrollado una forma de tener productos químicos incompatibles en un solo recipiente y un medio externo para hacerlos reaccionar, dice Jean Fréchet , químico orgánico de la Universidad de California, Berkeley.
Usando el sistema de encapsulación, dice Alex Zettl , profesor de física en la universidad que está trabajando en las cápsulas químicas con Fréchet, puede colocar los químicos exactamente donde los desee, dejarlos y luego usar el láser como una perilla para iniciar una reacción a pedido.
Los investigadores de Berkeley utilizan una reacción establecida para crear las cápsulas. Mezclan la sustancia química que se va a encapsular con una pequeña cantidad de nanotubos de carbono y los precursores para fabricar nailon, mientras se agita continuamente. La agitación hace que el nailon forme esferas que capturan los nanotubos y el reactivo. Al variar la velocidad de agitación, los químicos de Berkeley pueden variar el tamaño de las cápsulas resultantes de aproximadamente 100 a 1000 micrómetros. Cuando apuntan con un láser a una cápsula, los nanotubos de carbono absorben la luz, calientan el líquido del interior y hacen que se expanda hasta explotar, liberando el contenido. La novedad no es la partícula en sí, sino el hecho de que se puede abordar con un láser barato, dice Fréchet. Esto es posible porque los nanotubos de carbono, la sustancia más negra conocida, absorben un amplio espectro de luz de manera muy eficiente.
Las microcápsulas se encuentran comúnmente en los detergentes, donde separan el jabón de otros ingredientes hasta que se mezclan con agua, y en papel de copia sin carbón, donde separan las tintas que reaccionan cuando las cápsulas se rompen por la presión de un bolígrafo. Pero no ha habido una buena manera de separar los líquidos reactivos entre sí y de controlar con precisión su liberación.
En un artículo publicado en Revista de la Sociedad Química Estadounidense , los investigadores describen el uso de microcápsulas activadas por luz para controlar dos tipos diferentes de reacciones.
El control láser ofrece muchos grados de libertad para depositar algo reactivo, dice Jeffrey Leon, químico de la división de electrónica de resolver , una empresa con sede en Düsseldorf, Alemania. Proteger los productos químicos altamente reactivos entre sí en un líquido y luego poder controlar cuidadosamente su liberación, dice Leon, ha sido un objetivo durante mucho tiempo. La investigación se encuentra en sus primeras etapas y tiene muchas aplicaciones potenciales. El siguiente paso es hacer que las cápsulas sean lo más pequeñas posible, lo que podría permitir el uso de las cápsulas activadas por láser en la impresión de materiales electrónicos, dice Leon.
Los investigadores de Berkeley están trabajando para cambiar los nanotubos de carbono por tintes que absorben bandas de luz mucho más estrechas. Esto permitiría otro grado de control sobre la liberación de sustancias químicas: podrían usarse láseres de diferentes longitudes de onda para liberar diferentes sustancias químicas.