Los científicos están buscando películas transparentes luminiscentes para su uso en pantallas energéticamente eficientes como pantallas LED y otras aplicaciones, y las posibilidades que abren para avanzar en las metodologías en varios campos de la investigación biológica y electrónica. Sin embargo, aunque emite variosSe han desarrollado películas sólidas transparentes, encontrar formas eficientes de ajustar el color y la intensidad de las emisiones de luz ha sido un desafío.
Ahora, en un artículo reciente publicado en The Royal Society of Chemistry's avances de materiales , se describe un mecanismo novedoso para ajustar fácilmente la luminiscencia de un material transparente sólido emisor de luz recién modificado; implica simplemente modular su concentración de protones o pH mediante la aplicación de un voltaje.
Este material fue desarrollado en el laboratorio del profesor Makoto Tadokoro, un químico inorgánico y científico de materiales de la Universidad de Ciencias de Tokio en Japón. El profesor Tadokoro y su equipo, incluido el Dr. Hajime Kamebuchi de la Universidad de Nihon, Japón, y el Sr. Taiho Yoshiokade la Universidad de Ciencias de Tokio, comenzó con una película polimérica transparente llamada Nafion. Las películas de Nafion son bien conocidas como conductores de protones materiales en los que se conduce la electricidad a través del movimiento de protones e intercambiadores de cationes materiales que atraen fácilmente partículas cargadas positivamenteEstas dos propiedades resultaron clave para el control de luminiscencia proporcionado por el material que eventualmente ayudaría a formar.
Una tercera propiedad de Nafion que lo hizo aún más útil para el equipo del profesor Tadokoro es su estructura molecular. La estructura de Nafion permitía "complejos" de dos metales, terbio Tb y europio Eu, que se sabe que son emisores de luz.incrustado en él cuando se sumergió en una solución que contenía los complejos metálicos. Por lo tanto, el proceso de fabricación del material fue simple y económico.
Cuando el producto final, una película polimérica que contiene un complejo metálico, se sumergió en una solución ácida pH 2-5; donante de protones, se volvió verde. Empapado en una solución alcalina pH 9-12; protónaceptor, se volvió rojo. En una solución neutra pH 6-8, se volvió amarillo una combinación de rojo y verde.
El análisis espectroscópico les dijo a los autores por qué se estaban produciendo estos cambios de color específicos. En soluciones ácidas, los protones absorbidos por Nafion estaban 'activando' los iones metálicos Tb, pero no los iones metálicos Eu. En soluciones alcalinas, los iones metálicos Eu tomaronel foco y las emisiones de los iones Tb se apagaron. En soluciones neutras, ambos emitieron luz. Esto confirmó que el gradiente de concentración de protones dentro del material determinaba su luminiscencia.
Los científicos pudieron ajustar fácilmente la luminiscencia enganchando el material a una batería después de sumergirlo en una solución ácida. La solución ácida hizo que el material se volviera verde. Pero al aplicar un voltaje, los protones se movieron hacia el lado con carga negativadel material, el lado cargado positivamente con deficiencia de protones comenzó a ponerse rojo. La parte central del material se volvió amarilla. El profesor Tadokoro dice: "Creemos que esta fue la parte más desafiante de nuestro estudio y, de paso, también nuestro mayor éxito. El hallazgo de que el flujo de protones en un medio sólido bajo un campo eléctrico puede ser controlado, lo que a su vez nos permite controlar el 'color' de la luz emitida, no tiene precedentes. En los sistemas biológicos, los flujos de iones son responsables de muchos factores bioquímicos esenciales.actividades. La 'iónica de estado sólido' demostrada por nosotros puede encontrar aplicaciones en muchos campos diferentes ".
Cuando se le preguntó además sobre la importancia práctica de su trabajo, el profesor Tadokoro dice: "Nuestros hallazgos muestran que es posible fabricar materiales de película o vidrio de emisión multicolor de bajo costo cuyas emisiones se pueden ajustar simplemente aplicando un voltaje para controlar el flujo de protones,y por lo tanto gradiente de protones, dentro del material. En otras palabras, no solo la conducción de electrones, sino la conducción de protones puede ser una forma en la que se controla la luminiscencia de los materiales ".
Pero, aunque este estudio es un gran paso en el camino hacia el logro de emisores transparentes para una amplia gama de aplicaciones, como la detección de gradientes de pH en células biológicas o la construcción de pantallas e iluminadores novedosos, el dispositivo desarrollado aquí no está del todo listo.El profesor Tadokoro dice: "Ahora estamos tratando de agregar un complejo emisor de luz azul en nuestro sistema, de modo que podamos obtener un material que pueda emitir luz en todo el espectro visible".
Una vez que se logre eso, las ciencias avanzarán un poco más, ¡y una nueva generación de materiales emisores de colores multicolores altamente sintonizables no estará muy lejos!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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