Controlled polymerization of photoactive polymer brushes

Fotoaktywne szczotki polimerowe są ciekawym obiektem badań, co wynika z ich potencjalnie szerokiej gamy zastosowań oraz interesujących właściwości. W poniższej pracy szczotki otrzymywano techniką „szczepienia z” z ang. „grafting from”, czyli wykonywaniu polimeryzacji in situ na uprzednio sfunkcjonalizowanej inicjatorem powierzchni krzemu lub szkła pokrytego tlenkiem indu cyny (ITO), z wykorzystaniem polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (si-ATRP). Wybranym monomerem do tworzenia nanostruktur został metakrylan glicydylu, który ze względu na silnie naprężony pierścień oksiranowym jest zdolny do reakcji substytucji nukleofilowej z grupami aminowymi czy hydroksylowymi. W toku prowadzonych badań zoptymalizowano procesy wiązania inicjatora z powierzchni, w celu otrzymania monowarstw o wysokich gęstościach naszczepienia oraz polimeryzacji dążąc do otrzymania liniowej zależności wysokości struktur od czasu prowadzenia reakcji. Przeprowadzono również modyfikację etylenodiaminą barwnika jakim była rodamina 6G, zapewniając jej reaktywną pierwszorzędową aminę. Otrzymany produkt potwierdzono wykonując widma IR oraz 1H NMR, a także chromatografię TLC oraz analizę elementarną. W celu otrzymania układu fotoaktywnego przeprowadzono reakcję dołączenia zmodyfikowanego barwnika do szczotki polimerowej w środowisku obojętnym oraz zasadowym. Nanostrukturalne układy polimerowe scharakteryzowano wykorzystując mikroskopię sił atomowych, spektroskopię IR, spektroskopię elipsometryczną oraz spektroskopię fluorescencyjną.

Photoactive polymer brushes are an interesting object of research, due to their potentially wide range of applications and interesting properties. In the following work, the brushes were prepared by the "grafting from" technique performing in situ polymerization on a previously functionalized initiator on a silicon or indium tin oxide (ITO)-coated glass surface, using atom transfer radical polymerization (si-ATRP). The chosen monomer for the formation of nanostructures was glycidyl methacrylate, which, due to its highly strained oxirane ring, is capable of nucleophilic substitution reactions with amine or hydroxyl groups. In the course of the research, the processes of binding the initiator from the surface were optimized to obtain monolayers with high grafting densities and polymerization striving to obtain a linear dependence of the height of the structures on the reaction time. Ethylenediamine modification of the dye rhodamine 6G was also carried out, providing it with a reactive primary amine. The obtained product was confirmed by performing IR and 1H NMR spectra, as well as TLC chromatography and elemental analysis. In order to obtain a photoactive system, the reaction of attaching the modified dye to the polymer brush in neutral and alkaline media was carried out. Nanostructured polymer systems were characterized using atomic force microscopy, IR spectroscopy, ellipsometry spectroscopy and fluorescence spectroscopy.