Ученые объединили новые флуоресцентные красители с пластиком, чтобы создать одни из самых ярко светящихся объектов. Материал открывает новые возможности во многих отраслях, от разработки солнечных элементов нового поколения до передовых лазеров.
Большинство флуоресцентных молекул теряют свое свечение, когда находятся в плотном контакте друг с другом, например, в концентрированном растворе или твердом светоизлучающем дисплее. Это ограничивает яркость и универсальность флуоресцентных материалов.
Ученые из Копенгагенского университета (Дания) и Индианского университета (США) разработали положительно заряженные флуоресцентные красители, и преобразовали молекулы в новый класс материалов под названием SMILES — низкомолекулярные ионно-изоляционные решетки. Новый метод позволяет переводить соединения, которые создают свечение, в твердое кристаллическое состояние.
Звездообразные молекулы захватывают нефлуоресцентный компонент внутри молекулярных соединений, образуя диски, похожие на флуоресцентный компонент по форме и размеру. Эти диски и флуоресцентные компоненты поочередно складываются в кристаллическую трехмерную решетку, изолируя флуоресцентные компоненты друг от друга.
Открытие преодолевает многолетний барьер на пути образования твердых флуоресцентных тел, в результате чего ученые создали самые яркие из известных материалы.
Исследователи успешно превратили в кристаллы соединения из пяти основных классов флуоресцентных красителей. Ученые смешали кристаллы с пластиковыми материалами. Получились пленки и 3D-печатные формы, которые светились ярким красным, синим и зеленым светом.
«Эти материалы имеют потенциальное применение в любой технологии, которая требует яркой флуоресценции или разработки особых оптических свойств, включая сбор солнечной энергии и лазеры», — говорит Амар Флад, химик и соавтор исследования.
Далее исследователи планируют изучать свойства флуоресцентных материалов, образованных с помощью нового метода, что позволит в будущем ввести технологию в производство, и реализовать весь потенциал материалов в различных областях.
Флуоресценция применяется во многих передовых оптических материалах, включая OLED и фотонику. Несмотря на широкое применение, материалы уже 150 лет сталкиваются с проблемой переноса свойств из жидкого раствора в твердый, что ограничивает общее использование флуоресцентных материалов.
Исследование было опубликовано в журнале Chem.