Al formular tintes fluorescentes cargados positivamente en una nueva clase de materiales llamados celosías de aislamiento iónico de moléculas pequeñas (SMILES), El resplandor brillante de un compuesto se puede transferir sin problemas a un sólido, estado cristalino, investigadores informan el 6 de agosto en la revista Chem . El avance supera una barrera de larga data para el desarrollo de sólidos fluorescentes, dando como resultado los materiales conocidos más brillantes que existen.

"Estos materiales tienen aplicaciones potenciales en cualquier tecnología que necesite fluorescencia brillante o requiera diseñar propiedades ópticas, incluida la captación de energía solar, bioimagen, y láseres, "dice Amar Flood, químico de la Universidad de Indiana y coautor principal del estudio junto con Bo Laursen de la Universidad de Copenhague.

"Más allá de estos, hay aplicaciones interesantes que incluyen conversión ascendente de luz para capturar más espectro solar en células solares, materiales de luz conmutable utilizados para almacenamiento de información y vidrio fotocrómico, y luminiscencia polarizada circularmente que se puede utilizar en la tecnología de visualización 3-D, "Flood dice.

Si bien actualmente hay más de 100, 000 tintes fluorescentes diferentes disponibles, casi ninguno de estos se puede mezclar y combinar de manera predecible para crear materiales ópticos sólidos. Los tintes tienden a "apagarse" cuando entran en un estado sólido debido a cómo se comportan cuando se empaquetan muy juntos. disminuyendo la intensidad de su fluorescencia para producir un brillo más tenue.

"El problema del temple y el acoplamiento entre tintes surge cuando los tintes se colocan hombro con hombro dentro de los sólidos, "dice Flood." No pueden evitar 'tocarse' entre sí. Como niños pequeños sentados a la hora del cuento, interfieren entre sí y dejan de comportarse como individuos ".

Para superar este problema, Flood y sus colegas mezclaron un tinte de color con una solución incolora de cianoestrella, una molécula de macrociclo en forma de estrella que evita que las moléculas fluorescentes interactúen cuando la mezcla se solidifica, manteniendo intactas sus propiedades ópticas. A medida que la mezcla se volvió sólida, Sonrisas formadas, que los investigadores luego convirtieron en cristales, precipitado en polvos secos, y finalmente hilado en una película delgada o incorporado directamente en polímeros. Dado que los macrociclos cianoestrellas forman bloques de construcción que generan un tablero de ajedrez enrejado, los investigadores podrían simplemente conectar un tinte en la red y, sin más ajustes, la estructura tomaría su color y apariencia.

Si bien la investigación anterior ya había desarrollado un enfoque para espaciar los tintes utilizando moléculas de macrociclo, se basó en macrociclos de colores para hacer el trabajo. Flood y sus colegas descubrieron que los macrociclos incoloros eran la clave.

"Algunas personas piensan que los macrociclos incoloros no son atractivos, pero permitieron que la celosía de aislamiento expresara completamente la fluorescencia brillante de los tintes sin el estorbo de los colores de los macrociclos, "dice Flood.

Próximo, los investigadores planean explorar las propiedades de los materiales fluorescentes formados utilizando esta novedosa técnica, permitiéndoles trabajar con fabricantes de tintes en el futuro para aprovechar todo el potencial de los materiales en una variedad de aplicaciones diferentes.

"Estos materiales son totalmente nuevos, por lo que no sabemos cuáles de sus propiedades innatas van a ofrecer una funcionalidad superior, ", dice Flood." Tampoco conocemos los límites de los materiales. Entonces, Desarrollaremos una comprensión fundamental de cómo funcionan, proporcionando un conjunto sólido de reglas de diseño para realizar nuevas propiedades. Esto es fundamental para poner estos materiales en manos de otros. Queremos buscar el crowdsourcing y trabajar con otros en este esfuerzo ".