KIT / Licht / chemische Reaktion Licht steuert chemische Reaktionen

Chemische Reaktionen können mit Licht geschaltet werden.
Chemische Reaktionen können mit Licht geschaltet werden.

Chemische Reaktionen können durch Licht in­i­ti­ie­rt werden. Das KIT nutzt Licht um chemische Reaktionen gezielt an– oder auszuschalten. Aus gleichen Edukten können wechselweise verschiedene Produkte in einem Reaktionsgefäß synthetisiert werden – einfach durch das Ein- oder Ausschalten von Licht.

Mit Hilfe von Licht lassen sich chemische Reaktionen in Gang setzen. Eine internationale Forschergruppe unter Führung des KIT nutzt Licht, um chemische Reaktionen gezielt an- oder auszuschalten. Aus denselben Edukten werden wechselweise verschiedene Polymere hergestellt.

„Der Clou der Methode liegt in ihrer Einfachheit“, sagt Professor Christopher Barner-Kowollik vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) am KIT. „Herkömmlicherweise lassen sich chemische Reaktionen thermisch oder durch Licht auslösen, jetzt können wir wählen und damit steuern, welche Bindung die reagierenden Stoffe eingehen“, erklärt der Chemiker.

Das Prinzip

Das Prinzip ist einfach: Stoff A reagiert unter Lichtausschluss mit Stoff B; bei Lichtbestrahlung reagiert Stoff A mit Stoff C. Gibt man alle drei Ausgangsstoffe in ein Reaktionsgefäß, lässt sich die Reaktion je nach gewünschtem Produkt durch den Wechsel von Licht und Dunkelheit beeinflussen.

„Wir zeigen, dass sich die chemische Reaktionsrichtung ganz einfach durch Licht beeinflussen lässt“, sagt Barner-Kowollik. Die Auswahl des Bindungspartners werde lediglich durch das äußere Lichtfeld bestimmt, ohne dass weitere Reagenzien hinzugegeben werden müssen, betont der Wissenschaftler.

Funktioniert für kleine Moleküle und Polymere

Das, im Journal of the American Chemical Society unter dem Titel „A Light-Activated Reaction Manifold“ erstmals vorgestellte Verfahren wurde für die Bildung kleiner Moleküle, aber auch für die Synthese von Polymeren untersucht. In industriellen Anwendungen kann die Methode der lichtgesteuerten Abfolge von Reaktionen verschiedene Produkte auf einfache Weise innerhalb eines Produktionsprozesses generieren. Denkbar ist auch eine funktionelle Oberfläche mit verschiedenen Eigenschaften herzustellen. Auf dieser Oberfläche werden nur bestimmte Bereiche mit Licht bestrahlt, um unterschiedliche Produkte simultan zu synthetisieren.

An der Forschung sind neben Wissenschaftlern des KIT, auch Forscher der Universität Gent (Belgien) und der australischen Queensland University of Technology (QUT) beteiligt.

Mehr Informationen:     
http://www.chemistryviews.org/details/ezine/9380101/The_Light_and_Dark_Sides_of_Chemistry.html 

Quelle:

Kai Hiltebrandt, Katharina Elies, Dagmar R. D’hooge, James P. Blinco, and Christopher Barner-Kowollik: A Light-Activated Reaction Manifold. Journal of the American Chemical Society (2016). DOI: 10.1002/chemv.201600047, http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b01805