Tarihteki en parlak floresan malzeme doğdu

Floresan boyalar, belirli bir dalga boyundaki ışığı emen ve başka bir dalga boyundaki ışığı yayan organik bileşiklerdir. Biyoişaretleme ve güneş teknolojisi alanlarında önemli bir rol oynarlar. Geleneksel floresan boyalar sıvı halde ışık yayarlar, ancak katı malzemeler haline getirildiklerinde floresan molekülleri arasındaki etkileşim nedeniyle neredeyse hiçbir boya orijinal mükemmel parlaklık performansını koruyamaz, bu da uygulanmasını ve dönüşümünü sınırlar.

Indiana Üniversitesi'nden Profesör Flood ve Danimarka'daki Kopenhag Üniversitesi'nden Profesör Laursen liderliğindeki bir araştırma ekibi, bilim adamlarının 150 yıldır uğraştığı bu soruna çözüm buldu. Floresan boyanın, makrosiklik bir bileşik olan siyanostar içeren renksiz bir çözelti ile karıştırılmasıyla, boyanın optik özelliklerini mükemmel bir şekilde birleştiren, floresan moleküller arasındaki etkileşimi önlemek için küçük moleküllü bir iyon izolasyon kafesi (SMILES) oluşturacak şekilde katılaşır. Özellikler katı malzemelerde yeniden üretilerek en parlak rengi oluşturur. şimdiye kadar floresan malzeme .

Floresan, optik alandaki birçok teknoloji (OLED gibi) için çok önemlidir. Devrim niteliğindeki kurşun halojenür perovskit de dahil olmak üzere, optik özellikleri kontrol etmek için iyonik yapısal birimlerin karıştırılması ve eşleştirilmesi yoluyla çok sayıda floresan malzeme hazırlanır. Seyreltik çözeltilerde parlak parlaklık gösteren birçok boya molekülünde floresansın görülmesi de kolaydır.

100.000'den fazla olmasına rağmen Floresan boyaların var olduğu bilinse de, ışıldayan malzemeleri öngörülebilir bir şekilde eşleştirip tasarlayabilen neredeyse hiçbir boya yoktur. Onlardan dönüştürülen katı madde molekülleri yakın bir şekilde düzenlenir ve birbirleriyle etkileşime girer, bu da floresansın söndürülmesine ve elektronlara neden olur. Kaplin sorunu. Üstelik boyanın katı hale dönüştürülmesinden sonra rengi değişecek ve kuantum verimliliği de düşecektir.

Yüksek performanslı floresan boyaları mükemmel optik özelliklere sahip katı hal floresan malzemelerine dönüştürmek için birleştirme ve emisyon söndürmeden kaçınmak çok önemlidir. Önceki çalışmalarda, söndürmeyi atlatmaya yönelik birçok strateji, floroforların mekansal izolasyonuna dayanıyordu. Bilim adamları, optik özellikleri çoğaltılabilse de, birlikte bir araya gelmek (birlikte birleştirmek) için katyonik boyalar ve büyük anyonlar kullanıyorlar, ancak malzemeleri ihtiyaçlara göre tasarlama amacına ulaşamıyorlar.

Bu sorunu çözmek için Profesör Flood ve Profesör Laursen'den oluşan araştırma ekibi, pozitif yüklü parçacıkları ayırmak için siyanostar adı verilen döngüsel bir molekül kullandı. floresan boya molekülleri ve bunların karşı anyonları. Siyanostar molekülleri çörek gibidir, karşı anyon içi boş gözeneklere sarılır ve katyonik boya dışarıda bulunur. Araştırmacılar, SMILES malzemesinin evrensel uygulanabilirliğini doğrulamak için çeşitli ticari boyalar kullandılar ve siyanostarın özelliklerinin, onun hemen hemen her katyonik boyayı kolayca barındırmasını ve orijinal ışıldama özelliklerini mükemmel şekilde kopyalamasını sağladığını buldular. Her ne kadar önceki araştırmalar, boyaları ayırmak için makrosiklik molekülleri kullanmaya yönelik bir yöntem geliştirmiş olsa da, bu çalışmayı tamamlamak için renkli makrosiklik halkalara dayanır ve sıvı boyaların optik özellikleri mükemmel bir şekilde yeniden üretilemez. Profesör Flood ve Profesör Laursen'in çalışmasındaki yenilik, malzeme kristalizasyonunun aynı anda floroforun uzaysal ve elektronik izolasyonunu üretmesi ve ileri optik malzemeleri rasyonel bir şekilde tasarlamak, anlamak ve keşfetmek için katyonik boyaların kullanılmasını mümkün kılmasıdır, böylece moleküllerden malzemenin optik özelliklerinin hedeflenmesine kadar sorunsuz bir şekilde planlama yapılır.

SMILES malzemeleri, floresan boyalardan oluşan ilk tür 'tak ve çalıştır' optik malzemelerdir. Boyalar, SMILES malzemelerinde optimizasyon veya ayarlama yapılmadan doğrudan kullanılabilir. Profesör Flood şunları söyledi: 'Artık bu gelişmiş optik malzemeden daha fazlasını deneme yanılma yerine tasarım yoluyla üretebiliriz. Bu, bu malzemenin gücüdür.'

SMILES malzemeleri şu anda bilinmektedir floresan malzemeler . Birim hacim başına en yüksek parlaklığa sahip Potansiyel uygulamalarından biri, otonom araçların yoldaki konumlarını belirlemelerine yardımcı olmaktır. Araç, yol kenarındaki SMILES malzemesiyle kodlanmış bir nesneye ışık yayar, geri dönen sinyali alır ve konum bilgisini alır. Ayrıca SMILES malzemeleri güneş pillerinde, katı hal lazerlerinde, tıbbi teşhislerde, biyobelirteçlerde ve 3 boyutlu ekranlarda da kullanılabilir.