令人驚訝的'綠色'合成方法的高科技染料

它們不僅因其光芒四射和強烈的色彩而令人印象深刻，而且具有重要的技術意義：有機染料是一類具有極其特殊性質的材料。從平面屏幕到電子紙再到芯片卡：未來，許多技術很可能都是基于這些有機分子。

以前，這些材料只能使用對環境有極大危害的復雜合成方法制備。然而，TU Wien的研究人員現在以一種全新的，不同的方式成功地合成了這種材料類的幾個典型代表：有毒溶劑已被普通水取代。但這是怎么做到的?當水被加熱到極高溫度時，其性能會發生顯著變化。新制備方法的細節最近發表在科學期刊Angewandte Chemie上。

水的性質在不需要添加劑的情況下改變

“如果你要傾聽你最初的直覺，你實際上會懷疑水是合成和結晶這些分子所能想象的最差的溶劑，”TU Wien材料化學研究所的Miriam Unterlass說。“這種期望的原因是我們生產的染料具有極強的防水性。” 例如，如果您在一些干燥的染料粉末上滴一小滴水，那么液滴就會滾落下來。染料不能與水混合。

但這種行為僅適??用于我們從日常使用中了解到的水。然而，TU Wien的研究人員在特殊壓力容器中使用加熱至至少180°C的水。在這些條件下，壓力急劇上升，因此盡管溫度升高，大部分水仍保持液態。在這些條件下，水的化學和物理性質發生了巨大變化。

氫鍵太熱

“冷水，液態水的特性受到所謂氫鍵的強烈影響，”Miriam Unterlass解釋道。“這些是不斷破碎和重組的水分子之間的弱鍵。” 平均而言，每個水分子在室溫下隨時與三個或四個其他水分子連接。在高壓鍋中，每個分子中這些氫鍵的數量減少。

“這也意味著在高溫下水中存在的離子比標準條件下更多 - 一定量的H 2 O分子可以變成H 3 O +或OH-，”Miriam Unterlass解釋道。這極大地改變了水的性質：在某種意義上，它同時表現為酸和堿 - 它既可以作為酸性催化劑也可以作為堿性催化劑，因此可以加速某些反應甚至使它們成為可能。第一名。

除此之外，在高溫下水中離子數量的增加是允許在正常條件下完全不溶的有機物質溶解的關鍵原因。因此，研究的染料分子不僅可以在水中合成，而且還可以結晶：它們在足夠高的溫度下溶解，然后在冷卻時結晶。

“通常，需要有毒溶劑來制備或結晶這些染料。在我們的例子中，純水采用所需的溶劑性質 - 所需要的只是壓力和熱量，”Miriam Unterlass說。

未來電子產品的晶體

“在高度結晶狀態下 - 即在分子水平上處于高度有序 - 這些材料的電子特性得到改善。因此，對于有機電子產品中的應用，對結晶過程具有高度控制尤為重要。 ，“強調Unterlass。

然而，對于獲得的晶體，還存在一些非常不同的潛在應用。“它們可用于染料要求相當苛刻的任何地方，”Unterlass說。“其中一種應用就是汽車油漆，或其他極端化學或熱條件普遍存在的區域，因為它們的結晶越多，材料越穩定。”