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Near Infrared Light Induced Radical Polymerization in Water

Neidinger, Philipp ORCID iD icon 1; Davis, Joshua; Voll, Dominik 2; Jaatinen, Esa A.; Walden, Sarah L. ; Unterreiner, Andreas N. ORCID iD icon 1; Barner-Kowollik, Christopher 3
1 Institut für Physikalische Chemie (IPC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Nanotechnologie (INT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

We introduce a gold nanorod (AuNR) driven methodology to induce free radical polymerization in water with near infrared light (800 nm). The process exploits photothermal conversion in AuNR and subsequent heat transfer to a radical initiator (here azobisisobutyronitrile) for primary radical generation. A broad range of reaction conditions were investigated, demonstrating control over molecular weight and reaction conversion of dimethylacrylamide polymers, using nuclear magnetic resonance spectroscopy. We underpin our experimental data with finite element simulation of the spatio-temporal temperature profile surrounding the AuNR directly after femtosecond laser pulse excitation. Critically, we evidence that polymerization can be induced through biological tissues given the enhanced penetration depth of the near infrared light. We submit that the presented initiation mechanism in aqueous systems holds promise for radical polymerization in biological environments, including cells.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000151496
Veröffentlicht am 24.10.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/anie.202209177
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Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Nanotechnologie (INT)
Institut für Physikalische Chemie (IPC)
Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 17.10.2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1433-7851, 0570-0833, 1521-3773
KITopen-ID: 1000151496
HGF-Programm 43.32.02 (POF IV, LK 01) Designed Optical Materials
Erschienen in Angewandte Chemie - International Edition
Verlag John Wiley and Sons
Band 61
Heft 42
Seiten Art.-Nr.: e202209177
Vorab online veröffentlicht am 06.09.2022
Nachgewiesen in Web of Science
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