Los científicos de NUS han desarrollado un enfoque para mejorar la generación y recolección luminiscente de tripletes moleculares acoplándolos con nanopartículas dopadas con lantánidos. Esta innovación proporciona nuevos conocimientos sobre la interacción entre nanocristales y moléculas de lantánidos en el campo optoelectrónico.

La generación, El control y la transferencia de excitones tripletes (pares de electrones-huecos ligados) en sistemas moleculares e híbridos es un tema de gran interés en diversas disciplinas. desde la física y la química hasta la ciencia de los materiales y la biología. Este interés está impulsado por una variedad de aplicaciones potenciales, como la emisión de luz de moléculas, conversión de frecuencia de fotones, fotocatálisis, sintiendo y terapia fotodinámica. Sin embargo, Los tripletes moleculares son emisores de luz deficientes, por lo que se utilizan técnicas especiales para sortear esta limitación. Las técnicas incluyen el acoplamiento de espín-órbita basado en metales pesados ​​y la sintonización de la división de energía singlete-triplete. Sin embargo, Ambos enfoques no son adecuados ya que se centran principalmente en la recolección de las emisiones de luz de los tripletes y esto impone restricciones estrictas al diseño molecular.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Xiaogang Liu del Departamento de Química, NUS ha desarrollado un nuevo enfoque para controlar las propiedades de emisión de luz de estos tripletes moleculares acoplando moléculas orgánicas a nanopartículas dopadas con lantánidos (ver Figura). Esta investigación se realiza en colaboración con el profesor Renren Deng de la Universidad de Zhejiang, China y el profesor Akshay Rao de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. Usando su método, Los tripletes moleculares se pueden generar directamente en las moléculas orgánicas por absorción de fotones. Esto significa que las moléculas pueden ganar energía y transitar directamente desde el singlete en estado fundamental para convertirse en tripletes en estado excitado. Esta transición óptica directa no era posible anteriormente. Los investigadores encontraron que la transición puede ocurrir en escalas de tiempo por debajo de 10 picosegundos con eficiencia unitaria. A medida que se acoplan a las nanopartículas dopadas con lantánidos, estos estados de excitón triplete de las moléculas pueden luego someterse a transferencia de energía a los iones lantánidos con eficiencia unitaria, permitiendo la emisión de luz.

El profesor Liu dijo:"Hemos abordado un desafío experimental de larga data que enfrentan los científicos que trabajan en el campo optoelectrónico, y se ha demostrado que es una estrategia eficaz para la recolección luminiscente de tripletes moleculares. Estos resultados también establecen un nuevo método para manipular los excitones de tripletes moleculares y se espera que abran nuevas vías para una amplia gama de disciplinas. incluyendo sensibilización triplete, fotocatálisis, optoelectrónica, terapéutica biomedicina, sintiendo y conversión de frecuencia de fotones ".