Коллектив учёных из Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН (Нижний Новгород) и Московского физико-технического института разработал новые фотоинициаторы, содержащие в своей структуре полимеризационно-способные метакриловые группы, и продемонстрировано их преимущество в условиях двухфотонной полимеризации.

Фотополимеризация — это процесс превращения жидких мономеров или олигомеров в твёрдые полимеры под воздействием света определённой длины волны (обычно ультрафиолетового диапазона). Этот процесс широко применяется в микроэлектронике для изготовления печатных плат и микросхем, в 3D-печати для создания трёхмерных объектов, а также в медицине для лечения зубов, изготовления зубных протезов и биосовместимых имплантов. Фотоинициаторами называют химические соединения, которые под действием излучения способны генерировать реакционно-способные частицы, запускающие процесс полимеризации мономеров.

Особенность двухфотонной полимеризации заключается в том, что активация фотоинициатора в этом случае требует одновременного поглощения не одного, а двух квантов света меньшей энергии, чаще всего инфракрасного диапазона. За счёт высокой точности и возможности трёхмерного микролитографирования двухфотонная фотополимеризация используется в создании микроэлектромеханических систем (MEMS), биотехнологиях и медицинской инженерии.

Сотрудниками ИМХ РАН синтезированы два новых фотоинициатора A–π–D типа, в котором в качестве акцептора (А) выступал индионовый фрагмент, а в качестве донора (D) — фрагмент сложного эфира N–фенилдиэтаноламина и изомасляной либо метакриловой кислот. Полученные соединения инициируют как одно- (λ = 405 нм), так и двухфотонную (λ = 780 нм) полимеризацию пентаэритритилтриакрилата (PETA), однако в условиях двухфотонной полимеризации фотоинициатор с полимеризационно–способными метакрилатными фрагментами демонстрирует преимущества.

«Замена изобутиратных групп на метакрилатные приводит к повышению термической устойчивости и улучшению физико–механических свойств образующегося полимера, а также снижению вымываемости непрореагировавшего инициатора из объёма полимера. В условиях двухфотонной полимеризации для композиции на основе полимеризационно–способного инициатора удалось получить полимерные 3D-структуры с толщиной линий 90 нм, расположенных на расстоянии 220 нм, в то время как для аналогичной композиции содержащей производное изомасляной кислоты формирующиеся линии значительно шире — линии толщиной 140 нм на расстоянии 310 нм», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории фотополимеризации и полимерных материалов ИМХ РАН кандидат химических наук Максим Арсеньев.

Полученные данные свидетельствуют о комплексном улучшении свойств конечных полимеров при использовании фотоинициаторов с полимеризационно–способными группами.

Результаты исследования опубликованы в журнале European Polymer Journal. Работа выполнена совместно с Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН.

Источник: пресс-служба ИМХ РАН.