पॉलीपायरोल्स

पॉलीपायरोल्स (PPy) एक कार्बनिक बहुलक है जो पाइरोल के ऑक्सीडेटिव पोलीमराइज़ेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह एक ठोस है जिसका सूत्र H(C4H2NH)nH है। यह एक आंतरिक रूप से संवाहक बहुलक है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिकल, जैविक और चिकित्सा क्षेत्रों में किया जाता है।

इतिहास
पॉलीपायरोल्स के पहले उदाहरण में से कुछ की सूचना 1919 में एंगेली और पियरोनी द्वारा दी गई थी, जिन्होंने पायरोल मैग्नीशियम ब्रोमाइड से पाइरोल ब्लैक्स के गठन की सूचना दी थी। तब से वैज्ञानिक साहित्य में पाइरोल ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का अध्ययन और रिपोर्ट किया गया है। पीपीआई के पास उत्कृष्ट उत्तेजना उत्तरदायी गुण हैं जो इसे एक बहुत ही स्मार्ट बायोमटेरियल बनाते हैं, जिससे विद्युत क्षेत्र के उपयोग से इसके गुणों के गतिशील नियंत्रण की अनुमति मिलती है।

पॉलीपायरोल, पॉलीथियोफीन, पॉलीएनिलिन और पॉलीएसिटिलीन सहित प्रवाहकीय पॉलिमर पर किये गए प्रयास को 2000 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से एलन जे. हीगर, एलन जी. मैकडिआर्मिड और हिदेकी शिराकावा को सम्मानित किया गया था।

संश्लेषण
पीपीआई को संश्लेषित करने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन सबसे साधारण विद्युत रासायनिक संश्लेषण और रासायनिक ऑक्सीकरण हैं। पायरोल का रासायनिक ऑक्सीकरण:
 * n C4H4NH + 2n FeCl3 → (C4H2NH)n + 2n FeCl2 + 2n HCl

माना जाता है कि प्रक्रिया पाई-मौलिक कैटायन C4H4NH+ के गठन के माध्यम से घटित होती है। यह इलेक्ट्रोफाइल पायरोल के अनऑक्सीडाइज्ड अणु के C-2 कार्बन पर हमला करता है जिससे डिमेरिक कैटायन [(C4H4NH)2]++ बनता है। यह प्रक्रिया कई बार स्वयं को दोहराती है।

पॉलीपायरोल्स के प्रवाहकीय रूपों को बहुलक के ऑक्सीकरण (पी-डोपिंग) द्वारा तैयार किया जाता है:
 * (C4H2NH)n + 0.2 X → [(C4H2NH)nX0.2]

पोलीमराइजेशन और पी-डोपिंग को भी विद्युत रासायनिक रूप से प्रभावित किया जा सकता है। परिणामी प्रवाहकीय बहुलक को एनोड से संक्षारित कर दिया जाता है। पॉलीपायरोल्स के विद्युत रासायनिक संश्लेषण के लिए चक्रीय वोल्टामीटर और क्रोनोकुलोमेट्री विधियों का उपयोग किया जा सकता है।

गुण
पॉलीपायरोल्स की फिल्में पीली होती हैं लेकिन कुछ ऑक्सीकरण के कारण हवा में काली पड़ जाती हैं। पोलीमराइजेशन और फिल्म मोटाई की डिग्री के आधार पर डोप की गई फिल्में नीली या काली होती हैं। वे अक्रिस्टलीय होते हैं, जो कि केवल कमजोर विवर्तन दिखाते हैं। पॉलीपायरोल्स को अर्ध-एकआयामी बनाम एक-आयामी के रूप में वर्णित किया गया है क्योंकि कुछ क्रॉसलिंकिंग और चेन होपिंग है। अनडोप्ड और डोप्ड फिल्में विलायक में अघुलनशील लेकिन प्रफुल्लित करने वाली होती हैं। डोपिंग सामग्री को भंगुर बनाता है। वे हवा में 150 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर होते हैं जिस तापमान पर डोपेंट विकसित होना प्रारम्भ हो जाता है (उदाहरण के लिए, एचसीएल के रूप में)।

पॉलीपायरोल्स एक इन्सुलेटर है, लेकिन इसके ऑक्सीकृत डेरिवेटिव अच्छे विद्युत चालक हैं। सामग्री की चालकता ऑक्सीकरण में उपयोग की जाने वाली स्थितियों और अभिकर्मकों पर निर्भर करती है। चालकता 2 से 100 S/cm तक होती है। उच्च चालकताएं बड़े आयनों से जुड़ी होती है, जैसे कि टॉयलेट पॉलिमर डोपिंग के लिए आवश्यक है कि चार्ज-क्षतिपूर्ति वाले आयनों को समायोजित करने के लिए सामग्री प्रफुल्लित हो। इस चार्जिंग और डिस्चार्जिंग से जुड़े भौतिक परिवर्तनों पर कृत्रिम पेशी के रूप में चर्चा की गई है। पॉलीपायरोल्स फिल्मों की सतह भग्न गुण प्रस्तुत करती है और उनके माध्यम से आयनिक प्रसार विषम प्रसार पैटर्न दिखाते हैं।

अनुप्रयोग
पॉलीपायरोल्स और संबंधित प्रवाहकीय पॉलिमर के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में और रासायनिक सेंसर और विद्युत रासायनिक अनुप्रयोगों के लिए दो मुख्य अनुप्रयोग हैं।

अनुसंधान रुझान
पॉलीपायरोल्स दवा वितरण के लिए एक संभावित वाहन है। बहुलक मैट्रिक्स प्रोटीन के लिए एक कंटेनर के रूप में कार्य करता है। ईंधन कोशिकाओं के लिए उत्प्रेरक समर्थन के रूप में पॉलीपायरोल्स की जांच की गई है और कैथोड इलेक्ट्रोकैटेलिस्ट्स को संवेदनशील बनाने के लिए होता हैं।

अन्य संयुग्मित पॉलिमर जैसे कि पॉलीएनिलिन, पॉली (एथिलीनडाइऑक्साइथियोफेन) आदि के साथ, पॉलीपायरोल्स का अध्ययन कृत्रिम मांसपेशियों के लिए एक सामग्री के रूप में किया गया है, एक ऐसी तकनीक जो पारंपरिक मोटर सक्रिय करने वाले तत्वों के सापेक्ष लाभ प्रदान करती है।

आयनों के आदान-प्रदान में सक्षम सामग्री और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन प्रदर्शित करने के लिए सिलिका और रिवर्स चरण सिलिका को कोट करने के लिए पॉलीपायरोल्स का उपयोग किया गया था।

मल्टी-वाल्ड कार्बन नैनोट्यूब के माइक्रोवेव निर्माण में पॉलीपायरोल्स का उपयोग किया गया था, जो सीएनटी के विकास के लिए एक तीव्र विधि है। पॉलीपायरोल्स की पतली परत के साथ लेपित एक जल- प्रतिरोधी पॉलीयूरेथेन स्पंज तेल में अपने वजन का 20 गुना अवशोषित करता है और पुन: प्रयोज्य होता है। वेट-स्पून पॉलीपायरोल्स फाइबर को रासायनिक पोलीमराइजेशन पायरोल और डीईएचएस को डोपेंट के रूप में तैयार किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * कार्बनिक अर्धचालक
 * टेट्रापायरोल्स

संदर्भ
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