Los materiales que brillan en la oscuridad se utilizan en todo el mundo para señales de emergencia, relojes y pintura. Esta útil característica impulsa un mercado mundial con un valor aproximado de 400 millones de dólares. Pero los cristales inorgánicos que se necesitan actualmente para generar esta capacidad a un altoEl nivel de rendimiento requiere metales de tierras raras y temperaturas de fabricación de más de 1000 grados Celsius. Ahora, escribiendo Materiales naturales , investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST y la Universidad de Kyushu, ambas en Japón, han desarrollado un método para generar una luz que brilla en la oscuridad utilizando los materiales orgánicos más fácilmente disponibles.
"No solo los materiales orgánicos están mucho más disponibles y son más fáciles de trabajar que los materiales inorgánicos, sino que también son solubles, lo que tiene el potencial de diversificar y expandir el uso de objetos que brillan en la oscuridad, ya que la característica podría serañadido a tintas, películas y textiles ", afirmó el profesor Chihaya Adachi, director del Centro de Investigación de Electrónica y Fotónica Orgánica OPERA, Universidad de Kyushu." Otra aplicación importante es su uso potencial en bioimagen, que podría tener una gran cantidad debeneficios para las ciencias de la salud. "
En 2017, los investigadores demostraron, por primera vez, que dos materiales orgánicos podían crear un efecto de brillo en la oscuridad. Este fue un gran éxito y se publicó en Nature. Sin embargo, el rendimiento fue casi 100 veces más débil que conlas variedades inorgánicas. De hecho, los investigadores tuvieron que usar una luz ultravioleta para generar las emisiones, tuvieron que ir a una habitación oscura para ver la luz y no pudieron exponer las muestras al oxígeno. Ahora, los investigadores han producido un mejor resultadocuando pasaron de un método con dos componentes a un método con tres componentes y cambiaron las moléculas que usaban. El resultado fue emisiones que duraron más de una hora a temperatura ambiente, una mejora diez veces mayor que el trabajo anterior.
"Es un proceso de cuatro etapas para crear el efecto de brillo en la oscuridad: transferencia de carga, separación, recombinación y, finalmente, emisiones", explicó el profesor Ryota Kabe, que dirige la Unidad de Optoelectrónica Orgánica de OIST.Dentro de las moléculas, los electrones se encuentran en huecos. Una parte importante del proceso es separar los electrones de los huecos. Cuando los dos se vuelven a juntar, se genera el resplandor ".
En la investigación anterior, cuando los materiales orgánicos eran energizados por la luz, los electrones se transferían de una molécula denominada donante de electrones a una molécula denominada aceptor de electrones. Sin embargo, se produjo un problema ya que el aceptor de electrones no podía almacenar muchos electrones.Cuando los electrones regresaron al donante, esta recombinación creó el efecto de brillo, pero debido a que el número de electrones almacenados era limitado, el brillo no era fuerte y se desvaneció rápidamente.
Sin embargo, en este nuevo trabajo, los investigadores hicieron varias cosas de manera diferente. En primer lugar, utilizaron moléculas que aseguraban que los agujeros fueran las cosas que se movían en lugar de los electrones. Este sistema de difusión de agujeros redujo la probabilidad de que las moléculas reaccionaran con el aire, por lo queaseguró que las muestras brillarían mientras estaban expuestas al oxígeno. En segundo lugar, los investigadores agregaron el tercer componente: un trampero de agujeros, que mantuvo el electrón y el agujero separados por más tiempo, lo que permitió que se acumularan más agujeros y aumentara el período de emisiones resultante.finalmente, utilizaron moléculas que requerían menos energía para moverse entre los diferentes pasos del proceso, asegurando que todo el proceso consumiera menos energía y permitiendo que las emisiones se generaran en luz visible, en lugar de solo luz ultravioleta.
"Al ajustar el método, hemos mejorado con éxito el rendimiento de las moléculas orgánicas diez veces más que el trabajo anterior", concluyó el profesor Kabe. "Las moléculas orgánicas ahora funcionan en el aire, aunque el rendimiento aún es débil. Continuaremostrabajar para ajustar las emisiones hasta que estén a la par con las producidas por los cristales inorgánicos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Original escrito por Lucy Dickie. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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