令人惊讶的绿色合成高科技染料的方法

它们不仅因其光芒四射和强烈的色彩而令人印象深刻，而且具有重要的技术意义：有机染料是一类具有极其特殊性质的材料。从平面屏幕到电子纸再到芯片卡：未来，许多技术可能都是基于这些有机分子。

以前，这些材料只能使用对环境有极大危害的复杂合成方法制备。然而，TU Wien的研究人员现在以一种全新的，不同的方式成功地合成了这种材料类的几个典型代表：有毒溶剂已被普通水取代。但这是怎么做到的?当水被加热到极高温度时，其性能会发生显着变化。新制备方法的细节最近发表在科学期刊Angewandte Chemie上。

水的性质在不需要添加剂的情况下改变

“如果你要倾听你最初的直觉，你实际上会怀疑水是合成和结晶这些分子所能想到的最差的溶剂，”TU Wien材料化学研究所的Miriam Unterlass说。“这种期望的原因是我们生产的染料具有极强的防水性。” 例如，如果您在一些干燥的染料粉末上滴下一小滴水，那么液滴就会滚落下来。染料不能与水混合。

但这种行为仅适​​用于我们从日常使用中了解到的水。然而，TU Wien的研究人员在特殊压力容器中使用加热至至少180°C的水。在这些条件下，压力急剧上升，因此尽管温度升高，大部分水仍保持液态。在这些条件下，水的化学和物理性质发生了巨大变化。

对于氢键来说太热了

“冷水，液态水的特性受到所谓氢键的强烈影响，”Miriam Unterlass解释道。“这些是不断破碎和重组的水分子之间的弱键。” 平均而言，每个水分子在室温下随时与三个或四个其他水分子连接。在高压锅中，每个分子中这些氢键的数量减少。

“这也意味着在高温下水中存在的离子比标准条件下更多 - 一定量的H 2 O分子可以变成H 3 O +或OH-，”Miriam Unterlass解释道。这极大地改变了水的性质：在某种意义上，它同时表现为酸和碱 - 它既可以作为酸性催化剂也可以作为碱性催化剂，因此可以加速某些反应甚至使它们成为可能。第一名。

除此之外，在高温下水中离子数量的增加是允许在正常条件下完全不溶的有机物质溶解的关键原因。因此，所研究的染料分子不仅可以在水中合成，而且还可以结晶：它们在足够高的温度下溶解，然后在冷却时结晶。

“通常，需要有毒溶剂来制备或结晶这种染料。在我们的例子中，纯水采用所需的溶剂性质 - 所需要的只是压力和热量，”Miriam Unterlass说。

未来电子产品的晶体

“在高度结晶状态下 - 即在分子水平上处于高度有序 - 这些材料的电子特性得到改善。因此，对于有机电子产品中的应用，对结晶过程具有高度控制尤为重要。 ，“强调Unterlass。

然而，对于获得的晶体，还存在一些非常不同的潜在应用。“它们可用于对染料要求相当苛刻的任何地方，”Unterlass说。“一种这样的应用是汽车油漆，或其他极端化学或热条件普遍存在的领域，因为材料也变得更稳定，结晶越多。”