Международная группа химиков предложила способ синтеза перспективного проводящего полимера полианилина локально на поверхности подложки из частиц силикагеля. Новый подход позволит тщательно контролировать качество и свойства материала. Исследователи планируют использовать новый материал для создания носителей фармакологических препаратов, а также отработать метод на примере других полимеров и подложек.

Результаты работы опубликованы в журнале Polymer.

Полианилин — популярнейший полимер молекулярной электроники, из него изготавливают транзисторы, суперконденсаторы, покрытия для электростимуляции роста биологических тканей и другие устройства, также он может быть использован для адресной доставки лекарств и терапии онкозаболеваний. Однако этот полимер имеет ряд особенностей, усложняющих работу с ним: он плохо растворим, не плавок и в чистом виде представляет собой порошок.

Чаще всего полимер наносится на подложки. С помощью электрополимеризации полианилиновые покрытия получают на поверхности электропроводящих материалов, однако для непроводящих подложек этот метод становится недоступным. Вместо этого проводят химическую полимеризацию, для чего непроводящую подложку добавляют в раствор мономера анилина, а также вносят туда окислитель. Постепенно на поверхности образуется пленка полимера, но параллельно с этим в объеме раствора также появляются нерастворимые полимерные гранулы, оседающие на подложку. Покрытие становится неоднородным, в нем появляются дефекты, и это негативно сказывается на свойствах материала.

Ученые из Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева совместно с российскими и греческими коллегами нашли решение этой проблемы.

Исследователи локализовали реакционную зону непосредственно на поверхности подложки и на ней провели полимеризацию. Для этого ученые брали частицы силикагеля, осаждали на них нерастворимый окислитель и приводили их в контакт с раствором анилина. Таким образом на поверхности частиц шла полимеризация, а в объеме, в отсутствии окислителя, процесс был подавлен. Разработанный метод перспективен для адресного формирования полианилиновых слоев и контроля их свойств.

«Вообще предложенный подход гораздо шире и, видимо, принципиально не ограничен подложкой, мономером и окислителем, — рассказывает один из авторов работы, профессор РХТУ Ярослав Межуев. — Не обязательно синтезировать полианилин, можно получать другой проводящий или непроводящий полимер по реакции окислительной полимеризации. Не обязательно брать именно силикагель — таким же образом можно модифицировать любую другую подложку, главное только чтобы она была инертна по отношению к нерастворимому окислителю, который в свою очередь должен быть достаточно активен в реакции полимеризации выбранного мономера. То есть этот метод проведения окислительной полимеризации на границе раздела фаз твердое вещество — жидкость, видимо, универсален».

Для детального изучения процесса ученые провели ряд дополнительных экспериментов. Так, с помощью метода электронного парамагнитного резонанса они отследили кинетику протекающих реакций, и доказали, что полимеризация происходит только на границе раздела твердого носителя (силикагеля) и жидкого раствора мономера.

Кроме того, было выдвинуто предположение, что процесс протекает преимущественно в порах носителя маленького размера. Теперь исследователи планируют распространить новый подход на нанообъекты и испытать частицы, покрытые полианилином, в качестве носителей фармакологических препаратов.