Дослідники розробили довгострокову люмінесценцію для органічних матеріалів

Дослідники зі спеціалізованої лабораторії Кюсюського університету знайшли спосіб продовжити світлове випромінювання фосфоресціюючих матеріалів. Замість використання неорганічних матеріалів вони вибрали органічні при розробці плівки, яка захоплює і випромінює світло.

Більш стійка люмінесценція

Світяться в темряві матеріали не нові. Вони зазвичай працюють, поглинаючи навколишній світ, а потім повільно вивільняючи з нього енергію, процес, званий стійкою люмінесценцією. Однак розробка фосфоресцирующих матеріалів з використанням неорганічних сполук досить дорога, оскільки вона заснована на рідкісних металах, таких як европий і діспрозій. Але команда дослідників з лабораторії лабораторії органічних фотонних і електроніки (OPERA) в Університеті Кюсю в Японії хоче змінити ситуацію, і вони розробили світиться в темряві фарбу, яка здатна випромінювати світло для більш однієї години і може застосовуватися до органічних матеріалів.

Дослідження опубліковане сьогодні в журналі Nature. Команда вибрала органічні вуглецеві матеріали, наприклад, використовувані в пластмасах і пігментах, тому що, на відміну від їх неорганічних аналогів, вони менш дорогі і не вимагають високих температур для виробництва. Інші намагалися використовувати такі органічні матеріали раніше, але найдовше випромінювання світла, яке коли-небудь було досягнуто, тривало всього кілька хвилин.

«Багато органічні матеріали можуть використовувати енергію, поглинену зі світла, щоб випромінювати світло іншого кольору, але ця емісія зазвичай швидка, тому що енергія збудження зберігається безпосередньо на молекулі, яка виробляє випромінювання», - цитує Ryota Kabe, провідного автора дослідження, йдеться в прес-релізі. Його команда розтопила дві відповідні молекули - одна жертвує електрони, а інша - в плівку. Стосовно до органічних матеріалів, він міг випромінювати світло більше години.

Зображення: Ryota Kabe і William J. Potscavage Jr.

Довше, краще світіння

Електронні акцептори здатні поглинати світло при використанні надлишкової енергії збудження для видалення електрона від так званих донорів (електронодонорні молекул). Це дається і береться, що призводить до накопичення зарядів, аналогічних тим, які працюють в органічних сонячних батареях, які виробляють світло, подібний OLED. Заряд може існувати в цій новій суміші у відокремленому стані протягом тривалого періоду часу.

«Наші суміші зберігають енергію в електричних зарядах, розділених на великі відстані. Цей додатковий крок дозволяє нам значно уповільнити випуск енергії як світло, тим самим досягаючи ефекту світіння в темряві », - сказав Кабе. Потенційні застосування цієї нової техніки включають додатки в існуючі фосфоресцирующие матеріали, такі як вуличні вивіски, а також методи біоізображенія, які засновані на фотоніці - можливо, це навіть призведе до поліпшених темним наклейкам для ваших дитячих кімнат.

«З органікою у нас є прекрасна можливість знизити витрати на світяться в темряві матеріали, тому перше місце, яке ми очікуємо побачити, - це додатки великої площі, такі як світяться коридори або дороги для додавання безпеки», - сказав в прес- релізі Чхаючи Адачи, директор OPERA. «Після цього ми можемо почати думати про використання універсальності органічних матеріалів для створення світяться в темряві тканин і вікон або навіть біосумісних зондів для медичної візуалізації».

Це дослідження є багатообіцяючим, але необхідно зробити більше роботи, перш ніж його можна буде застосовувати на комерційній основі. Оскільки новий процес чутливий до впливу кисню і води, дослідники розглядають способи додавання захисних бар'єрів, а також перевіряють можливість розробки нових молекулярних структур, які можуть ще більше збільшити тривалість світлового випромінювання.

Література: Еурекалерт, Природа