Figura 1. Cambios en la emisión de luz a través de la perturbación de los sitios de la superficie de la pared en marcos orgánicos covalentes (COF). Al introducir diferentes átomos o pequeños grupos en los sitios de poros de los COF ligados a hidrazona, la estructura electrónica de las moléculas se puede modificar estratégicamente. Como resultado, las propiedades de emisión de luz de los COF se pueden cambiar, permitiéndoles emitir en cualquiera de los tres colores primarios. Crédito:Zhongping Li y Yuki Nagao de JAIST
Muchos investigadores en el campo de la ciencia de los materiales buscan constantemente plataformas novedosas y versátiles que se puedan utilizar para adaptar los materiales a su uso previsto. Un ejemplo de esto son los marcos orgánicos covalentes (COF), una clase emergente de polímeros porosos cristalinos con un conjunto favorable de propiedades fundamentales, a saber, cristalinidad, estabilidad, y porosidad. Esta combinación los hace, En teoria, ajustable a muchas aplicaciones modernas. Desafortunadamente, debido a la forma en que se obtienen habitualmente los COF, estas propiedades no son muy pronunciadas, resultando inestable, sólidos de baja cristalinidad con porosidad limitada.
En el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón, Dr. Zhongping Li, Profesor asociado Yuki Nagao, y sus colegas están tratando de poner fin a este problema y mostrar el verdadero potencial de los COF. En su último estudio, que fue publicado en Edición internacional Angewandte Chemie como un documento muy importante, Dr. Nagao, Profesor Donglin Jiang de la Universidad Nacional de Singapur, y su equipo ideó una estrategia novedosa para ajustar fácilmente las propiedades de emisión de luz de los COF ligados a hidrazona para producir rojo, verde, o luz azul (RGB) utilizando un solo material. Este trabajo fue el resultado de numerosos esfuerzos de muchos investigadores, incluido el primer autor Zhongping Li, Keyu Geng, Ting He, Ke Tian Tan, Ning Huang, Qiuhong Jiang, y Donglin Jiang de la Universidad Nacional de Singapur.
Los investigadores habían estado explorando un nuevo concepto que implica la introducción de átomos o pequeños grupos moleculares en las paredes de los poros de los COF. Aunque los cambios en la composición son relativamente menores, la introducción ordenada de estos grupos en los sitios de la superficie provoca efectos drásticos en la estructura electrónica de toda la molécula, alterando algunas de sus propiedades fisicoquímicas. Sin realmente esperarlo Los investigadores encontraron que las pequeñas perturbaciones introducidas en sitios de una sola superficie modificaron en gran medida las características de emisión de luz de los COF ligados a hidrazona.
Figura 2. Edición de las propiedades de emisión de luz de los COF a través de perturbaciones superficiales. El espectro de emisión fluorescente de los COF se puede adaptar con precisión simplemente seleccionando un átomo o grupo molecular apropiado para introducirlo como una perturbación de la superficie. Esto proporciona uno de los pocos marcos en los que se puede ajustar un solo tipo de material para emitir luz en colores en todos los espectros visibles. Crédito:Zhongping Li y Yuki Nagao de JAIST
Más específicamente, introduciendo hidrógeno, cloro, metoxi, metilo, o sitios de superficie hidroxi en las paredes de los poros de los COF (ver Figura 1), el equipo produjo compuestos que podrían ajustarse para emitir luz en varias frecuencias distintas dentro del espectro RGB. Asombrosamente, Estos COF se encuentran entre los pocos marcos de materiales conocidos que se pueden adaptar fácilmente para emitir cualquiera de los tres colores primarios, e incluso colores intermedios (ver Figura 2). Esto está en marcado contraste con la mayoría de las tecnologías RGB disponibles, que requieren diferentes materiales para producir los tres colores primarios. "Gracias a las interesantes funciones que observamos, Los materiales basados en COF ofrecen una solución a los problemas de baja sintonización que se encuentran en los materiales emisores de luz orgánicos / poliméricos, ", comenta el Dr. Li." Al introducir perturbaciones con múltiples sitios en la superficie de la pared, nuestros marcos se pueden utilizar para editar la emisión de luz de materiales para lograr cualquier color dado de una manera prediseñada y digital ".
En tono rimbombante, Aparte de estas útiles propiedades de ajuste del color, los COF sintetizados también estaban allí en términos de luminiscencia, estabilidad, y sensibilidad a las moléculas huésped. Esta combinación de características hace que el marco propuesto sea especialmente atractivo para implementaciones de detección y emisión de luz que utilizan materiales orgánicos y poliméricos, así como para otro tipo de aplicaciones, como explica el Dr. Li:"Nuestra estrategia de perturbación de introducir átomos individuales o grupos pequeños para inducir efectos electrónicos es compatible con una mayor funcionalización y debería ser ampliamente aplicable a otros tipos de COF".
Es posible que los dispositivos de estrategia en este estudio den forma a un nuevo régimen en materiales orgánicos emisores de luz, que será útil tanto para aplicaciones altamente sofisticadas como para dispositivos de la vida diaria. Un mayor refinamiento de métodos similares nos permitirá aprovechar realmente el poder que incluso los pequeños, sin embargo, pueden producirse cambios racionales en el comportamiento macroscópico de ciertos materiales.
