Nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng các vật liệu nhạy quang đang là một hướng đi mới thu hút sự quan tâm đặc biệt của cộng đồng khoa học trên thế giới. Trong đó, việc nghiên cứu các thế hệ vật liệu nhạy quang để ứng dụng làm vật liệu hấp thụ ion độc tính, vật liệu chuyển màu, vật liệu hấp thụ tia UV,... đang phát triển mạnh mẽ.

Với anion độc tố CN⁻ có độc tính cao, hiện có nhiều phương pháp và thiết bị được nghiên cứu để phát hiện và xác định hàm lượng anion CN⁻. Trong đó, phương pháp dựa vào các hợp chất phản ứng hóa học tạo hiệu ứng huỳnh quang và thay đổi màu sắc có thể nhận biết bằng mắt thường đã chứng tỏ tính thuận tiện nhất do sự đơn giản, độ nhạy cao và tính chất không tốn kém của chúng. Vì vậy, trong số những polymer nhạy quang thì copolymer có chứa spirooxazine được quan tâm đặc biệt nhờ sự chuyển màu nhanh và rõ ràng.

Trong đề tài này, nhóm tác giả tiến hành thực nghiệm tổng hợp monomer metacrylat sprirooxazine (MSp), tổng hợp monomer pyrene-1-ylmethyl-methacrylate (PyMMA); tổng hợp polymer nhạy quang dựa trên spirooxazine và pyrene sử dụng xúc tác quang khung cơ kim MOF-902, xúc tác quang hữu cơ PC2; tổng hợp polymer nhạy quang có chứa spirooxazine và pyrene theo cơ chế trùng hợp chuyển đổi gốc tự do nguyên tử có kiểm soát sử dụng xúc tác CuBr và ligand PMDETA.

Kết quả đã tổng hợp thành công hợp chất tinh khiết MSp với hiệu suất phản ứng 75%, hợp chất tinh khiết PyMMA với hiệu suất phản ứng 80%. Cấu trúc phân tử và các nhóm chức đặc trưng được phân tích qua ¹H NMR (phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton) và FT-IR (phổ hồng ngoại). Đồng thời tổng hợp thành công copolymer Poly(MSp-r-MMA), Poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) theo phương pháp có điều khiển trọng lượng phân tử khi sử dụng xúc tác CuBr và ligand PMDETA. Trọng lượng phân tử copolymer Poly(MSp-r-MMA), Poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) lần lượt là khoảng 6.500 và 7.600 g/mol, độ đa phân tán thấp (1.27). Copolymers Poly(MSp-r-MMA) và Poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) được phân tích đầy đủ các tính chất như nhóm chức và cấu trúc phân tử qua phổ FT-IR và ¹H NMR. Ngoài ra các copolymers cũng được phân tích khả năng hấp thụ tia UV và chuyển đổi quang sắc của vật liệu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tế trong nhiều lĩnh vực, như: sử dụng Poly(MSp-r-MMA) và Poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) cho các sản phẩm thời trang và sức khỏe, vì có thể sử dụng Poly(MSp-r-MMA) và Poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) tráng màng phim lên mắt kính nhằm ngăn chặn tia UV chiếu vào mắt khi sử dụng mắt kính ngoài trời. Đặc biệt poly(MSp-r-MMA) và poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) còn được thử nghiệm thành công trong việc nhận biết sự có mặt của anion CN⁻ ở nồng độ 50 mM bằng mắt thường. Kết quả này mở ra hướng ứng dụng loại copolymer poly(MSp-r-MMA) và poly(MMA-co-PyMMA-co-MSp) trong việc chế tạo cảm biến hóa học phát hiện nhanh nguồn nước bị ô nhiễm anion độc tố CN⁻ bằng mắt thường.