Созданы самые яркие флуоресцентные материалы на сегодняшний день

В мире появился новый самый яркий флуоресцентный материал, и он первый в своем роде. Вместо того чтобы пытаться улучшить флуоресцентные молекулы, группа химиков разработала новый материал, который сохраняет оптические свойства флуоресцентных красителей.

Это эффективно предотвращает одну из самых больших проблем при производстве флуоресцентных материалов — тенденцию красителей выцветать и менять цвет при преобразовании в твердое состояние из жидкости.

«Эти материалы имеют потенциальное применение в любой технологии, которая требует яркой флуоресценции или требует разработки оптических свойств, включая сбор солнечной энергии, биоимиджинг и лазеры», — сказал химик Амар Флад из Университета Индианы.

Флуоресцентные молекулы поглощают свет, а затем повторно излучают его на более длинных волнах с меньшей энергией.

Однако из более чем 100 000 флуоресцентных красителей, разработанных на сегодняшний день, почти ни один не может быть создан предсказуемо и надежно; создание твердых флуоресцентных материалов не менее сложно. Когда красители превращаются в твердые вещества, они, как правило, подвергаются закалке (уменьшению яркости), их цвета меняются, а их эффективность ухудшается.

Дело не в том, что химики не понимают, почему это происходит. Это хорошо изученное явление, называемое экситонной связью. Когда красители превращаются в твердое вещество, они плотно сжимаются друг с другом, что приводит к спеканию.

Оптические изменения, возникающие в результате этой связи, трудно предсказать, но можно с уверенностью сказать, что надежно передать оптические свойства флуоресцентной жидкости твердому телу очень сложно.

Итак, команда химиков разработала решение проблемы, основанное на разделении флуоресцентных молекул. Они взяли бесцветный раствор молекул макроцикла, называемых цианозвездами, и смешали их с флуоресцентным красителем.

Такое использование макроциклов — большого класса кольцевых молекул — не нова, и уже пробовалась. Но большая разница в том, что в более ранних попытках использовались цветные макроциклы.

По мере высыхания их нового раствора он образовывал решетки ионной изоляции малых молекул, которые эффективно удерживали молекулы красителя разделенными, предотвращая их взаимодействие и сохраняя их оптические свойства с высокой точностью.

Затем этот материал можно использовать в нескольких направлениях. Его можно выращивать в кристаллы; можно преобразовывать в сухой порошок; или он может быть включен непосредственно в полимеры.

 Исследование опубликовано в Cell Press.