Radikale im Rückwärtsgang

Östereichische Chemiker nehmen Mechanismus der Kunststoffherstellung unter die Lupe.

Obwohl polymere Materialien, also Kunststoffe, heutzutage bereits in vielerlei Form Einsatz finden, gibt es noch unzählige Rätsel rund um die langen Molekülketten. Ein "Geheimnis" gelüftet hat nun ein Forscherteam der TU Graz: Sie haben einen "Rückwärtsgang" im Anfangsstadium von Polymerisationsprozessen - das sind die chemischen Reaktionen, bei denen mehrere Moleküle eines Stoffes lange Ketten und damit Kunststoff bilden - entdeckt. Dadurch entsteht die Möglichkeit, bereits frühzeitig in das Kettenwachstum der Moleküle einzugreifen und so den entstehenden Kunststoff mit neuen Eigenschaften auszustatten.

Fest und widerstandsfähig: Konkret geht es um die photoinitiierte radikalische Polymerisation, bei der Radikale, also sehr reaktive Teilchen mit ungepaarten Elektronen, mittels Belichtung gebildet werden und damit die Entstehung von sehr widerstandsfähigen Kunststoffen bewirken. "Bisher war man der Auffassung, dass das Wachstum der Polymerketten stetig voranschreitet und erst in einem sehr fortgeschrittenen Stadium durch so genannte Abbruchreaktionen zu einem Ende kommt", so Georg Gescheidt-Demner vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der TU Graz. Neue Experimente zeigen aber: Diese Reaktion kann bereits in einem frühzeitigen Wachstumsstadium auch "zurücklaufen" und ist dadurch beeinflussbar und lenkbar. "Man kann sich das so vorstellen, dass das Kettenwachstum den Vorwärtsgang einlegt und gleichzeitig teilweise in den Rückwärtsgang schaltet - und in diesem Reaktionsstadium kann man eingreifen", erklärt Gescheidt-Demner.

Als sehr unerwartet bezeichnet der Wissenschafter diese fundamentale Erkenntnis, die einen bisher nicht berücksichtigten Schritt in den grundlegenden Reaktionen von Polymerisationsprozessen aufzeigt. "Welche Möglichkeiten diese neue Erkenntnis mit sich bringt, ist noch nicht abschätzbar - wir stehen nun ganz am Anfang und haben eine Reihe weiterer Fragen aufgeworfen", so Gescheidt-Demner. Potenzielle Anwendungsmöglichkeiten liegen aber in zahlreichen Bereichen, von verschiedenen Kunststoffen über Klarlackierungen in der Automobilindustrie bis zu Möbelbeschichtungen und Kontaktlinsen. Dass die Ergebnisse auf jeden Fall von zentraler Bedeutung sind, zeigt die Veröffentlichung des wissenschaftlichen Fachartikels im renommierten Chemie-Journal "Angewandte Chemie": Nur jedes vierte eingereichte Manuskript wird publiziert, von diesen erreichen wiederum nur etwa fünf Prozent den so genannten "VIP-Status" - wie der Artikel von Gescheidt-Demner und seinen Forschungskollegen.

Technische Universität Graz, Österreich

AL