发光量子点可以使新化合物的合成变得容易

曾经有一段时间你可以在制药公司的实验室中漫步，几乎没有看到光被用来调解化学反应。现在，“光催化氧化催化”已成为合成新型有机化合物的必要途径。

由于罗彻斯特大学的研究人员，这种类型的化学反应可能很快就会被广泛使用并且成本更低。

在最近发表在化学学会杂志上的一篇论文中，Todd Krauss和Daniel Weix的实验室首次证明了发光量子点如何用作光催化氧化物催化剂来产生碳 - 碳键。

此外，研究人员 - 包括来自Weix实验室的Jill Caputo '16(博士)和Norman Zhao '17以及来自Krauss团队的Leah Frenette '14(MS)和Kelly Sowers '16(PhD) - 表明量子点就像有效地作为现在用于光化学氧化学的稀有金属催化剂，例如钌和铱。

“潜在的影响可能是巨大的，” Weix，在副教授说，化学系。碳 - 碳键是许多分子形式的基本构件，其中许多分子形式对生物功能至关重要。

量子点在药物，精细化学品和农用化学品的合成中具有潜在的应用。“这些市场是人们最积极寻找具有新特性的化合物，”Weix说。

量子点是微小的半导体晶体。它们含有数千个原子，“生活在散装矿物之间的世界 - 像一块巨大的岩石，有数十亿个原子 - 和一个只有10或20个原子的单个分子，”化学和椅子教授克劳斯说。部门。但是，他补充说，“量子点具有分子和宏观世界的特性。”

例如，量子点具有矿物的化学和光稳定性，但在外部有一层有机分子“允许它像操作溶液中的小分子一样被操纵。你可以喷涂它们，你可以将它们涂在表面上，你可以混合它们，并用它们做所有不同的化学成分，“Krauss说。

到目前为止，大多数化学家已经研究了量子点的基本属性，其应用主要限于电视等显示器。这一特殊发现起源于罗切斯特先前的工作，该工作证明量子点可以是用于为太阳能燃料应用产生氢 - 氢键的优异催化剂。

在这项研究中，Krauss和Weix通过使用五种众所周知的光氧化还原反应测试了镉/硒(CdSe)量子点在产生碳 - 碳键中的有效性。他们发现，单一尺寸，易于制造的CdSe量子点可以取代现在使用的几种不同催化剂，效率相同或更高。

“化学反应的范围从更简单的反应，其中量子点作为唯一的氧化还原介体[转移电子的唯一剂]，到涉及一种或多种助催化剂的反应，烧瓶中含有大量试剂，”Weix说。“一开始有人担心这种化学炖点是否会存在，但他们确实存在。”

Weix警告说，纸张仅代表“向显示您可以使用半导体量子点取代其他催化剂的第一步。”这些点可能需要进一步细化以适合工业应用。

但他对自己的潜力感到兴奋，似乎正在建立势头。他指出，在他们的工作中，西北大学的同事们在改进量子点催化剂方面取得了重大进展。Weix进一步指出了渥太华大学和威斯康星大学研究人员对纳米晶二氧化钛(TiO 2)的相关光化学研究。

“到目前为止，我们和其他人一直在研究量子点如何在经过合理研究的反应中发挥作用，因为这是一种新的催化剂，我们希望将其与以前的相比较，”Weix说。“下一步是看看这些事情做了什么，没有别的办法可以做。这是对未来的承诺。“