Al formular tintes fluorescentes cargados positivamente en una nueva clase de materiales llamados celosías de aislamiento iónico de moléculas pequeñas SMILES, el brillo brillante de un compuesto se puede transferir sin problemas a un estado sólido y cristalino, informan los investigadores el 6 de agosto en la revista Química . El avance supera una barrera de larga data para el desarrollo de sólidos fluorescentes, lo que resulta en los materiales conocidos más brillantes que existen.
"Estos materiales tienen aplicaciones potenciales en cualquier tecnología que necesite fluorescencia brillante o requiera el diseño de propiedades ópticas, incluida la recolección de energía solar, bioimagen y láseres", dice Amar Flood, químico de la Universidad de Indiana y coautor principal del estudiojunto con Bo Laursen de la Universidad de Copenhague.
"Más allá de estas, hay aplicaciones interesantes que incluyen la conversión ascendente de luz para capturar más espectro solar en las células solares, materiales de conmutación de luz utilizados para el almacenamiento de información y vidrio fotocromático, y luminiscencia polarizada circularmente que se puede utilizar en la tecnología de visualización 3D,"Flood dice.
Si bien actualmente hay más de 100,000 tintes fluorescentes diferentes disponibles, casi ninguno de estos se puede mezclar y combinar de manera predecible para crear materiales ópticos sólidos. Los tintes tienden a "apagarse" cuando entran en un estado sólido debido a cómo se comportancuando se empaquetan muy juntos, disminuyendo la intensidad de su fluorescencia para producir un brillo más tenue.
"El problema del enfriamiento y el acoplamiento entre tintes surge cuando los tintes se colocan hombro con hombro dentro de los sólidos", dice Flood. "No pueden evitar 'tocarse' entre sí. Como niños pequeños sentados a la hora del cuento, interfierenunos con otros y dejar de comportarse como individuos ".
Para superar este problema, Flood y sus colegas mezclaron un tinte de color con una solución incolora de cianoestrella, una molécula de macrociclo en forma de estrella que evita que las moléculas fluorescentes interactúen a medida que la mezcla se solidifica, manteniendo intactas sus propiedades ópticas.Sólidos, se formaron SMILES, que luego los investigadores hicieron crecer en cristales, precipitaron en polvos secos y finalmente se hilaron en una película delgada o se incorporaron directamente en polímeros. Dado que los macrociclos cianoestrellas forman bloques de construcción que generan un tablero de ajedrez enrejado, los investigadores simplementeinserte un tinte en la celosía y, sin más ajustes, la estructura tomaría su color y apariencia.
Si bien la investigación anterior ya había desarrollado un enfoque para espaciar los tintes utilizando moléculas de macrociclo, se basó en macrociclos de colores para hacer el trabajo. Flood y sus colegas descubrieron que los macrociclos incoloros eran clave.
"Algunas personas piensan que los macrociclos incoloros no son atractivos, pero permitieron que la celosía de aislamiento expresara completamente la fluorescencia brillante de los tintes libre de los colores de los macrociclos", dice Flood.
A continuación, los investigadores planean explorar las propiedades de los materiales fluorescentes formados con esta técnica novedosa, lo que les permitirá trabajar con los fabricantes de tintes en el futuro para aprovechar todo el potencial de los materiales en una variedad de aplicaciones diferentes.
"Estos materiales son totalmente nuevos, por lo que no sabemos cuáles de sus propiedades innatas van a ofrecer una funcionalidad superior", dice Flood. "Tampoco conocemos los límites de los materiales. Por lo tanto, desarrollaremos una comprensión fundamentalde cómo funcionan, proporcionando un conjunto sólido de reglas de diseño para crear nuevas propiedades. Esto es fundamental para poner estos materiales en manos de otros; queremos buscar el crowdsourcing y trabajar con otros en este esfuerzo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Prensa de celda . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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