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    據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家在近日出版的《科學(xué)》雜志上撰文指出，通過(guò)在原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）過(guò)程中向其施加電力，可以更精準(zhǔn)地控制整個(gè)過(guò)程，這種更環(huán)保的電化學(xué)方法有望生產(chǎn)出具有專門用途的更復(fù)雜材料。

    ATRP技術(shù)由卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)化學(xué)家克里斯托弗·馬提亞斯茲維斯基于1995年發(fā)明，是一種普遍采用的加工方法。該技術(shù)能將單體（monomer）快速地聚合成所需的聚合物，被廣泛運(yùn)用于制造塑料、皮革、化妝品等特種聚合物以及可隨溫度、壓力、光線等環(huán)境變化的“智能”材料。

    馬提亞斯茲維斯基團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中使用計(jì)算機(jī)控制的電池對(duì)ATRP反應(yīng)施加電力，使其升級(jí)為一個(gè)電化學(xué)介導(dǎo)的ATRP（eATRP）反應(yīng)。馬提亞斯茲維斯基指出，這是首次讓ATRP過(guò)程和電化學(xué)反應(yīng)成功“聯(lián)姻”，通過(guò)調(diào)整電流和電壓，能按需讓eATRP過(guò)程開始或結(jié)束，加速或減速，這種對(duì)反應(yīng)更加精準(zhǔn)的控制能力有助于生產(chǎn)出更好更專業(yè)的材料。

    傳統(tǒng)ATRP反應(yīng)過(guò)程依靠?jī)煞N銅催化劑（活化劑CuI和減活化劑CuII）之間的氧化還原反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，這兩種催化劑之間會(huì)相互交換電子。但其中的一種交換偶爾會(huì)自動(dòng)停止，這種被稱為自由基終止的情況會(huì)導(dǎo)致CuII積聚在一起。為了讓該聚合反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，科學(xué)家必須抵消過(guò)量的CuII，讓整個(gè)系統(tǒng)重新達(dá)到平衡。

    以前，科學(xué)家通過(guò)朝該系統(tǒng)添加更多CuI來(lái)抵消過(guò)量的CuII，但這樣會(huì)使聚合物中銅的濃度過(guò)高，現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備很難將這種高濃度銅移除。馬提亞斯茲維斯基和同事后來(lái)使用活化劑和還原劑來(lái)重新激活CuII，并發(fā)現(xiàn)糖或維生素C等還原劑在減少ATRP反應(yīng)中出現(xiàn)的過(guò)量銅方面表現(xiàn)良好。

    馬提亞斯茲維斯基團(tuán)隊(duì)這次的新方法則使用電化學(xué)來(lái)維持ATRP反應(yīng)中銅的平衡。他們發(fā)現(xiàn)，施加電力能讓轉(zhuǎn)移電子的數(shù)量水平適中，ATRP反應(yīng)中不再出現(xiàn)自由基終止，CuII的積聚量減少了100倍。整個(gè)過(guò)程非常環(huán)保，效率與在反應(yīng)中使用維生素C和糖作還原劑一樣高，而且該反應(yīng)不需要額外的有機(jī)或無(wú)機(jī)還原劑。

    研究人員使用eATRP過(guò)程制造出了ATRP過(guò)程已經(jīng)制造出的標(biāo)準(zhǔn)聚合物，精確控制eATRP過(guò)程有望研制出更復(fù)雜的聚合物結(jié)構(gòu)。