Figura 1:Imágenes del sistema LCST bajo irradiación de luz ultravioleta a baja temperatura (izquierda), alta temperatura (centro), y durante el curso de la disminución de la temperatura (derecha). Crédito:Universidad de Osaka
Dependiendo de su solubilidad, los sólidos pueden disolverse completamente en líquidos para formar soluciones claras, o formar suspensiones que aún contienen sólidos sin disolver. Las soluciones de polímeros a menudo tienen una temperatura de solución crítica más baja; sólo por debajo de esta temperatura el polímero es completamente soluble en todas las concentraciones.
Sin embargo, Es raro que las mezclas no poliméricas tengan una temperatura de solución crítica más baja porque las moléculas pequeñas generalmente se vuelven más solubles a medida que se calientan.
Los investigadores de la Universidad de Osaka han creado ahora una mezcla de pequeñas moléculas orgánicas e inorgánicas que tiene una temperatura de solución crítica más baja. Su mezcla luminiscente se cambia fácilmente de una solución a una suspensión y viceversa, simplemente cambiando la temperatura. El sistema, que tiene un color de emisión diferente según se encuentre en estado de solución o suspensión, será útil para el desarrollo de nuevos materiales termosensibles que cambian de color cuando se calientan. El estudio fue publicado recientemente en la revista Materiales avanzados .
"Este comportamiento generalmente solo se observa en sistemas de polímeros, "dice el profesor asociado Akinori Saeki, autor correspondiente del estudio, "porque sufren cambios estructurales a altas temperaturas que reducen su solubilidad. Este es el primer ejemplo de un sistema de temperatura de solución crítica más baja basado en iones / molécula luminiscente".
Figura 2:Estructuras propuestas en la solución a baja temperatura (izquierda) y nanopartícula de perovskita a alta temperatura (derecha). Los iones / moléculas involucrados se ilustran en la parte inferior. Las imágenes del recuadro son las que se encuentran bajo luz ambiente (superior) e irradiación de luz láser (375 nm). Crédito:Universidad de Osaka
Los investigadores basaron su sistema en nanopartículas de bromuro de plomo de metil amonio, que se han utilizado para desarrollar LED y láseres de nueva generación. Observando que estas nanopartículas se descomponen de manera reversible en sus componentes moleculares en presencia de ciertas aminas, los investigadores prepararon una mezcla de las nanopartículas con metilamina y otras moléculas orgánicas.
A temperatura ambiente, la mezcla era una solución transparente que emitía luz azul cuando se irradiaba con luz ultravioleta. Cuando los investigadores calentaron esta solución transparente, sin embargo, se puso blanco y nublado, y luego formó una suspensión amarilla por encima de una temperatura crítica. La suspensión amarilla emitió luz verde cuando se irradió con luz ultravioleta.
"Utilizando difracción de rayos X, descubrimos que la solución transparente contenía cables 1D solubles compuestos de bromuro de plomo, metilamina y ácido oleico, "Dice el Dr. Saeki." A medida que se calentaba la solución, estos cables reorganizados en un cocristal que contiene bromuro de plomo y metilamina, que era insoluble en el disolvente ".
El cocristal intermedio fue un paso esencial antes de la formación de las nanopartículas amarillas a temperaturas más altas, y su ensamblaje y fragmentación fueron mediados por las moléculas orgánicas ácido oleico y metilamina.
Sintonizar el sistema variando las concentraciones de las moléculas orgánicas o ajustando la proporción de iones haluro (cloruro, bromuro y yoduro) en las nanopartículas, los investigadores han desarrollado una serie de sistemas multicolores con el mismo comportamiento luminiscente, y espero utilizarlos en fotomateriales de nueva generación.
