Nanoporöse Filme aus Polydiacetylenen zum visuellen Nachweis flüchtiger organischer Verbindungen

• Antragsteller: Professor Dr. Si Wu
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie ; Polymermaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267083402

Viele flüchtige organische Verbindungen (VOC) sind schädlich für die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Um VOCs selbst bei geringer Konzentration in der Luft nachzuweisen, werden dringend einfache und effiziente Methoden gebraucht. Polydiacetylene sind vielversprechende Sensormaterialien für VOCs, weil ihre Farbe sich bei Exposition von VOCs ändert, was mit bloßem Auge beobachtet werden kann. Zwei kritische Probleme hemmen die Entwicklung von Sensoren: lange Reaktionszeiten durch langsame Diffusion von VOCs in Polydiacetylen und ein ungenügendes Verständnis der Beziehungen zwischen chemischer Struktur, räumlicher Packung der Polydiacetylene und deren farbmetrische Reaktionen auf VOCs. Um das Problem der langen reaktionszeiten zu lösen, ist geplant, nanoporöse Polydiacetylen-Filme zu entwickeln, um verschiedene VOC-Dämpfe schnell detektieren und unterscheiden zu können. Dazu sollen Blockcopolymere synthetisiert werden mit einem Diacetylen-haltigen Block, einem Poly(ethylenoxid) Block und einer spaltbaren Verbindung zwischen den beiden Blöcken. Nanoporöse Polydiacetylen Sensor-Filme werden hergestellt durch Mikrophasentrennung der Blockcopolymere, Entfernung des Poly(ethylenoxid) Blocks und anschließender Photopolymerisation des Diacetylen-haltigen Blocks. Wir erwarten, dass nanoporöse Polydiacetylen-Filme das Eindringen und die Anreicherung der VOCs erleichtern, was den Nachweis von VOC-Molekülen beschleunigt. Durch chemische Modifizierung werden wir die Morphologie nanoporöser Polydiacetylene-Schichten variieren und deren Einfluß auf Empfindlichkeit und Detektionszeit von VOCs untersuchen. Ein vertieftes Verständnis der Zusammenhänge zwischen chemischer Struktur, lokaler Packung und der kolorimetrischen Reaktion auf VOCs wird gewonnen durch Vergleich von theoretisch vorhergesagten Farbänderungen mit experimentellen Ergebnissen. Das verbesserte Verständnis derartiger Struktur-Eigenschaftsbeziehungen soll die Herstellung von Diacetylen-Sensor-Arrays ermöglichen, die gute Selektivität verschiedener VOCs aufweisen und für visuellen Nachweis geeignet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen