科学家打造出现存最亮的荧光材料

据外媒报道,科学家通过克服一些技术上和长期存在的障碍成功地制造出了被称为现存最亮的荧光材料。研究人员已经成功地将高荧光染料的特性转移到固体光学材料上,这为从下一代太阳能电池到高级激光器的发展开辟了新的可能性。 据悉,这项研究由印第安纳大学和哥本哈根大学的科学家联合展开,他们打算解决150年前的荧光染料使用问题。

这个问题被称为“淬灭”,当染料转化为固态时就会发生这种情况,而这种情况会将染料紧密地聚集在一起并产生电子耦合进而减弱荧光的亮度。淬灭的问题困扰着目前存在的10万多种染料中的绝大多数。

该项研究的论文作者、印第安纳大学的化学家Amar Flood介绍称:“当染料在固体状态下比肩而立时,染料间的淬灭和相互耦合的问题就出现了。它们会情不自禁地‘触摸’彼此。就像小孩子坐在那里听故事一样,它们互相干扰,不再像个大人一样行事。”

Flood和他的同事相信他们已经找到了解决这个问题的方法,即通过使用星形大环化合物分子来阻止荧光分子之间的相互作用。当这种分子跟彩色染料在无色溶液中混合能使染料在形成所谓的小分子离子隔离格(SMILES)时保持它们的光学特性。反过来,这些晶格可以生长成晶体、变成干粉、旋转成薄膜甚至直接集成到聚合物中。

这是以前研究过程中使用过的一种方法,但现在这个有着一个关键的区别。早期的尝试是通过彩色的大环化合物分子在染料之间创造空间,但研究小组发现,使用无色染料,荧光染料就会留下需要的空间来完成它们的任务。

“有些人认为无色的大环化合物没有吸引力,但它们允许隔离晶格完全表达染料的明亮荧光而不受大环化合物颜色的阻碍,”Flood指出。

该团队认为这些新型超亮材料拥有很多可能性,另外还指出太阳能收集、生物成像、显示技术、可调光材料和激光只是其中的一些潜在应用。然而目前,研究人员仍需要继续研究这种结构的性质从而为今后的实际应用打下基础。

Flood表示:“由于这些材料是全新的,所以我们不知道它们的哪些固有特性能够提供更好的功能。我们也不知道材料的极限。因此,我们将需要对它们的工作原理有一个基本的了解并为创建新属性提供一套健壮的设计规则。这对于把这些材料交到他人手中至关重要。”

相关研究报告已发表在《Chem》上。

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