Επεξεργασία οργανικών μορίων εκπομπής φωτός με επιφανειακή τροποποίηση

Σχήμα 1. Αλλαγές στην εκπομπή φωτός μέσω διαταραχής των επιφανειών των τοιχωμάτων σε ομοιοπολικά οργανικά πλαίσια (COFs). Με την εισαγωγή διαφορετικών ατόμων ή μικρών ομάδων στις θέσεις πόρων των συνδεδεμένων με υδραζόνη COFs, η ηλεκτρονική δομή των μορίων μπορεί να τροποποιηθεί στρατηγικά. Ως αποτέλεσμα, οι ιδιότητες εκπομπής φωτός των COFs μπορούν να τροποποιηθούν, επιτρέποντάς τους να εκπέμπουν σε οποιοδήποτε από τα τρία κύρια χρώματα. Πίστωση: Zhongping Li και Yuki Nagao από το JAIST

Πολλοί ερευνητές στον τομέα της επιστήμης των υλικών αναζητούν συνεχώς νέες και ευέλικτες πλατφόρμες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προσαρμογή των υλικών ώστε να ταιριάζουν στην προβλεπόμενη χρήση τους. Ένα παράδειγμα είναι τα ομοιοπολικά οργανικά πλαίσια (COFs), μια αναδυόμενη κατηγορία κρυσταλλικών πορωδών πολυμερών με έναν ευνοϊκό συνδυασμό βασικών ιδιοτήτων, δηλαδή την κρυσταλλικότητα, τη σταθερότητα και το πορώδες. Αυτός ο συνδυασμός το καθιστά, θεωρητικά, τροποποιήσιμο για πολλές σύγχρονες εφαρμογές. Δυστυχώς, λόγω του τρόπου με τον οποίο λαμβάνονται συνήθως COFs, αυτές οι ιδιότητες δεν είναι πολύ έντονες, με αποτέλεσμα ασταθή, χαμηλά κρυσταλλικά στερεά με περιορισμένο πορώδες.


Στο Ιαπωνικό Προηγμένο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας, ο Δρ Chungping Lee, ο Αναπληρωτής Καθηγητής Yuki Nagao και οι συνεργάτες του προσπαθούν να θέσουν τέρμα σε αυτό το πρόβλημα και να αναδείξουν τις πραγματικές δυνατότητες των πηγών συνεργασίας. Στην τελευταία τους μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε το Angewandte Chemie International Edition Ως ένα πολύ σημαντικό μήνυμα, ο Δρ. Nagao, ο καθηγητής Donglin Jiang στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης και η ομάδα του επινόησαν μια νέα στρατηγική για τον εύκολο συντονισμό των ιδιοτήτων εκπομπής φωτός σε COF που συνδέονται με την υδραζόνη για την παραγωγή κόκκινου, πράσινου ή μπλε (RGB) φως χρησιμοποιώντας ένα μόνο υλικό. Αυτό το έργο ήταν το αποτέλεσμα πολλών προσπαθειών αρκετών ερευνητών, συμπεριλαμβανομένων των πρώτων συγγραφέων Zhongping Li, Keyu Geng, Ting He, Ke Tian Tan, Ning Huang, Qiuhong Jiang και Donglin Jiang στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης.

Οι ερευνητές εξερευνούσαν μια νέα ιδέα που περιλαμβάνει την εισαγωγή ατόμων ή μικρών μοριακών ομάδων στα τοιχώματα των πόρων των COFs. Αν και οι αλλαγές στη δομή είναι σχετικά μικρές, η εύρυθμη εισαγωγή αυτών των ομάδων στις επιφανειακές θέσεις προκαλεί δραστικά αποτελέσματα στην ηλεκτρονική δομή ολόκληρου του μορίου, μεταβάλλοντας μερικές από τις φυσικές και χημικές του ιδιότητες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν, χωρίς να το περιμένουν πραγματικά, ότι μικρές διαταραχές που εισήχθησαν σε περιοχές μιας επιφάνειας τροποποίησαν σημαντικά τις ιδιότητες εκπομπής φωτός των ενώσεων άνθρακα που συνδέονται με την υδραζόνη.

Επεξεργασία οργανικών μορίων εκπομπής φωτός με επιφανειακή τροποποίηση

Σχήμα 2. Επεξεργασία των ιδιοτήτων εκπομπής φωτός των COF μέσω επιφανειακών διαταραχών. Το φάσμα φθορισμού εκπομπών COFs μπορεί να προσαρμοστεί με ακρίβεια επιλέγοντας ένα κατάλληλο άτομο ή μοριακή ομάδα που θα παρουσιαστεί ως επιφανειακή διαταραχή. Αυτό παρέχει ένα από τα λίγα πλαίσια στα οποία ένας τύπος υλικού μπορεί να συντονιστεί ώστε να εκπέμπει φως με χρώματα σε όλα τα ορατά φάσματα. Πίστωση: Zhongping Li και Yuki Nagao από το JAIST

Πιο συγκεκριμένα, εισάγοντας τις θέσεις των επιφανειών υδρογόνου, χλωρίου, μεθοξυλίου, μεθυλίου ή υδροξυλίου στα τοιχώματα των πόρων των COFs (βλ. Σχήμα 1), η ομάδα παρήγαγε ενώσεις που θα μπορούσαν να συντονιστούν ώστε να εκπέμπουν φως σε διάφορες διαφορετικές συχνότητες εντός του φάσματος RGB. Παραδόξως, αυτά τα πάνελ COF είναι από τα λίγα γνωστά φυσικά πλαίσια που μπορούν εύκολα να σχεδιαστούν ώστε να εκπέμπουν οποιοδήποτε από τα τρία βασικά χρώματα, ακόμη και τα ενδιάμεσα χρώματα (βλ. Εικόνα 2). Αυτό έρχεται σε πλήρη αντίθεση με τις περισσότερες διαθέσιμες τεχνολογίες RGB, οι οποίες απαιτούν διαφορετικά υλικά για την παραγωγή των τριών βασικών χρωμάτων. “Χάρη στα συναρπαστικά χαρακτηριστικά που παρατηρήσαμε, τα υλικά με βάση το COF προσφέρουν μια λύση στα προβλήματα χαμηλής σύνθεσης που εντοπίζονται στα οργανικά / εκπομπού φωτός πολυμερή υλικά”, σημειώνει ο Δρ Lee. “Με την εισαγωγή διαταραχών με πολλαπλές τοποθεσίες επιφανειών τοίχου, τα πλαίσια μας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επεξεργασία εκπομπής φωτός από υλικά για την επίτευξη οποιουδήποτε δεδομένου χρώματος με ψηφιακά προκαθορισμένο τρόπο.”

Είναι σημαντικό, εκτός από αυτές τις ευεργετικές ιδιότητες χρωματικού συντονισμού, το συνθετικό COF υπήρχε επίσης όσον αφορά τη φωτεινότητα, τη σταθερότητα και την ευαισθησία στα σωματίδια των φιλοξενούμενων. Αυτός ο συνδυασμός δυνατοτήτων καθιστά το προτεινόμενο πλαίσιο ιδιαίτερα ελκυστικό για εφαρμογές εκπομπής φωτός και ανίχνευσης με χρήση οργανικών και πολυμερών υλικών, καθώς και για άλλους τύπους εφαρμογών, όπως εξηγεί ο Δρ Lee: μικρή ομάδα Η πρόκληση ηλεκτρονικών εφέ είναι συμβατή με περισσότερες λειτουργίες και πρέπει να εφαρμόζεται ευρέως σε άλλους τύπους COF. “

Είναι πιθανό οι στρατηγικές συσκευές αυτής της μελέτης να αποτελούν ένα νέο σύστημα οργανικών υλικών που εκπέμπουν φως, το οποίο θα είναι χρήσιμο για πολύ εξελιγμένες εφαρμογές και συσκευές καθημερινής ζωής. Η περαιτέρω βελτίωση παρόμοιων μεθόδων θα μας επιτρέψει να αξιοποιήσουμε τη δύναμη που μπορούν να έχουν ακόμη και μικρές, ορθολογικές αλλαγές στη μακροσκοπική συμπεριφορά ορισμένων υλικών.


Νέα μελέτη υπογραμμίζει το σχεδιασμό ετερογενών καταλυτών για επιλεκτική φωτοαναγωγή διοξειδίου του άνθρακα


περισσότερες πληροφορίες:
Donglin Jiang et al., Επεξεργασία εκπομπών φωτός χρησιμοποιώντας σταθερά κρυσταλλικά ομοιοπολικά οργανικά πλαίσια μέσω διαταραχής επιφάνειας τοίχου, Angewandte Chemie International Edition (2021). DOI: 10.1002 / ani.202107179

Παρουσιάστηκε από το Ιαπωνικό Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας

το απόσπασμα: Επεξεργασία οργανικών μορίων εκπομπής φωτός μέσω τροποποίησης επιφάνειας (2021, 6 Ιουλίου) Ανακτήθηκε στις 6 Ιουλίου 2021 από https://phys.org/news/2021-07-light-emitting-molecules-surface-modification.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη διαπραγμάτευση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Βρέθηκαν τα ίχνη των τελευταίων δεινοσαύρων που περπατούσαν στο έδαφος του Ηνωμένου Βασιλείου πριν από 110 εκατομμύρια χρόνια: έκθεση

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *