पॉलीपायरोल्स

Polypyrrole (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
PPy 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 काम 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 इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन सबसे आम 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-कट्टरपंथी कटियन 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 कटियन [(C4H4NH)2]++ बनता है। यह प्रक्रिया कई बार खुद को दोहराती है।

PPy 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 छील दिया जाता है। पॉलीपीरोल के विद्युत रासायनिक संश्लेषण के लिए चक्रीय वोल्टामीटर और क्रोनोकुलोमेट्री विधियों का उपयोग किया जा सकता है।

गुण
PPy 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, केवल कमजोर विवर्तन दिखाते हैं। PPy को अर्ध-एकआयामी बनाम एक-आयामी के रूप में वर्णित किया गया है क्योंकि कुछ क्रॉसलिंकिंग और चेन होपिंग है। अनडोप्ड और डोप्ड फिल्में सॉल्वैंट्स 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 शुरू हो जाता है (उदाहरण के लिए, एचसीएल के रूप में)।

PPy 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। पॉलीपीरोल फिल्मों की सतह भग्न गुण प्रस्तुत करती है और उनके माध्यम से आयनिक प्रसार विषम प्रसार पैटर्न दिखाते हैं।

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

अनुसंधान रुझान
PPy 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 पॉलीपीरोल 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, पॉलीपीरोल 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 पॉलीपीरोल का उपयोग किया गया था। बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब के माइक्रोवेव निर्माण में पॉलीपीरोल का उपयोग किया गया था, जो सीएनटी के विकास के लिए एक तीव्र विधि है। पॉलीपीरोल 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 पॉलीपीरोल 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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