Si mirase un nanotubo de carbono a simple vista, no vería mucho más que pólvora negra, pero ahora un equipo de científicos financiado por la UE ha desarrollado una forma novedosa de hacer más visibles estos bloques de construcción de nanotecnología polivalentes.

Los nanotubos de carbono son estructuras que se asemejan a muchos hexágonos en forma de panal, todos enrollados en un tubo cilíndrico sin costuras. Es difícil hacerlos emitir luz ya que son excelentes conductores eléctricos y capturan la energía de otras especies químicas luminiscentes ubicadas cerca.

Sin embargo, ahora el equipo paneuropeo ha ideado formas de hacer uso de la superficie relativamente alta de los nanotubos de carbono. que permite muchas otras moléculas, incluidos los capaces de emitir luz, para adherirse a él. Estas moléculas toman la forma de sustancias químicas que pueden mostrar luz roja.

Como parte de un proyecto de la UE, investigadores de Bélgica, Francia, Alemania, Hungría, Italia y Polonia han estado preparando y caracterizando materiales luminiscentes en los que se encapsulan luminóforos orgánicos e inorgánicos adecuadamente diseñados dentro de nanocontenedores (es decir, nanotubos de carbono y jaulas de coordinación) en los que pueden preservar e incluso mejorar su producción de emisiones.

El objetivo final del proyecto es crear una biblioteca de módulos luminiscentes que se emitan en toda la región VIS-NIR para producir materiales híbridos funcionales superiores. La sintonización del color de emisión está definida por el huésped emisor, mientras que la versatilidad en la aplicación final se controla mediante la funcionalización química personalizada del anfitrión.

“Participamos en el proyecto como grupo de investigación especializado en estudios sobre compuestos lantánidos. Decidimos combinar sus altas propiedades luminiscentes con las excelentes características mecánicas y eléctricas de los nanotubos, "dice el profesor Marek Pietraszkiewicz del Instituto de Química Física de la Academia de Ciencias de Polonia (IPC PAS) de Varsovia, uno de los socios del consorcio FINELUMEN.

Sin embargo, el equipo descubrió que no se trataba simplemente de pegar estas moléculas emisoras de luz, como explica la investigadora Valentina Utochnikova del IPC PAS:
"La unión de complejos emisores de luz directamente al nanotubo es, sin embargo, no favorable, porque este último, como absorbente de negro, apagaría en gran medida la luminiscencia ".

Para combatir esta absorción de luz no deseada, El equipo primero sometió los nanotubos de carbono a una reacción térmica de 140 a 160 grados Celsius en una solución de líquido iónico modificado con una función azido terminal. La reacción produce nanotubos recubiertos con moléculas que actúan como enlaces de anclaje. En un lado, los anclajes están unidos a la superficie del nanotubo, y por otro, pueden unir moléculas capaces de mostrar luz visible. El terminal libre de cada enlace tiene una carga positiva.

Los nanotubos así preparados se transfieren posteriormente a otra solución que contiene un complejo de lantánido cargado negativamente:tetrakis- (4, 4, 4-trifluoro-1- (2-naftil-1, 3-butanodionato) europio.

"Los compuestos de lantánidos contienen elementos del grupo VI de la tabla periódica y son muy atractivos para la fotónica, ya que se caracterizan por un alto rendimiento cuántico de luminiscencia y una alta pureza de color de la luz emitida, "comenta Valentina Utochnikova.

Después de disolverse en solución, Los complejos de europio cargados negativamente son capturados espontáneamente por terminales libres cargados positivamente de anclajes unidos a nanotubos debido a la interacción electrostática. Después, cada nanotubo está recubierto de forma duradera con moléculas capaces de emitir luz visible. Una vez que se completa la reacción, los nanotubos modificados se lavan y se secan.

El resultado final es un polvo hollín que al ser expuesto a la radiación UV emite luz roja gracias a los complejos de lantánidos anclados a los nanotubos de carbono.

Al hacer que estos materiales sean lo más versátiles posible, existe un gran potencial para su mayor uso en bioimágenes, dispositivos y sensores optoelectrónicos.