Il controllo degli stati elettronici eccitati nei sistemi luminescenti rimane una sfida nello sviluppo di coloranti fluorescenti e fosforescenti. Ora, gli scienziati in Giappone hanno sviluppato un fluoroforo organico unico che cambia il suo colore di emissione senza perdita di efficienza quando viene stimolato dall'esterno. Lo studio pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie spiega questo comportamento con una semplice trasformazione di fase della sostanza solida, che potrebbe essere rilevante per le applicazioni optoelettroniche come gli OLED intelligenti.

Sebbene la luminescenza sia un fenomeno ampiamente studiato e le sue basi teoriche siano ben comprese, lo sviluppo di nuovi pigmenti e coloranti con funzionalità eccezionali non è semplice. Le transizioni di fase di un materiale solido possono estinguere la fluorescenza, e i pigmenti nelle applicazioni OLED sono soggetti a invecchiamento. Ora, il gruppo di ricerca di Takuma Yasuda alla Kyushu University, Fukuoka, Giappone, ha sintetizzato un pigmento ad emissione verde che risponde agli stimoli esterni con un notevole viraggio di colore in emissione arancione, e ciò senza alcuna perdita osservata nell'efficienza della luminescenza. Questo comportamento a due colori di un pigmento potrebbe essere molto utile per lo sviluppo di sistemi optoelettronici e sensori intelligenti.

Per ottenere sistemi luminescenti efficienti, gli scienziati si stanno sempre più concentrando sugli stati eccitati e sulle transizioni elettroniche:quanto più distinte e definite sono le transizioni elettroniche, più efficiente è l'emissione luminosa quando la sostanza è eccitata da luce di altre lunghezze d'onda o energia elettrica. D'altra parte, i disturbi della struttura molecolare possono innescare un rilassamento non radiativo, poi, la maggior parte della fluorescenza viene persa. Qui, Yasuda e il suo gruppo hanno scoperto che il loro fluoroforo sintetizzato, che ha una struttura simmetrica allungata e relativamente semplice che incorpora cromofori ben noti, può cambiare i colori di emissione tra arancione e verde quando si cambiano le morfologie a stato solido.

Gli autori hanno confermato le loro scoperte con analisi cristallografiche a raggi X e calcoli teorici. Hanno scoperto che la fase amorfa mantiene uno stato eccitato leggermente rilassato rispetto a quella cristallina. Ciò è stato spiegato da una torsione nella molecola, che si è verificato con un'angolazione diversa quando la struttura cristallina è stata rotta. Di conseguenza, la luce emessa da quello stato eccitato in fase amorfa era a una lunghezza d'onda maggiore di quella emessa dallo stato cristallino eccitato.

Tale emissione a due colori da diverse fasi solide potrebbe essere utile per sofisticate applicazioni optoelettroniche e di sensori. Gli autori giapponesi hanno scoperto che la sostanza emetteva fluorescenza arancione quando si depositava come un film sottile, ma questo colore è diventato verde quando il film è stato ricotto, questo è, mantenuti ad alta temperatura e raffreddati nuovamente. Quindi hanno graffiato il film ricotto e hanno trovato una fluorescenza arancione esattamente nei punti di graffiatura; persino scrivere parole in fluorescenza arancione era possibile.

Un'applicazione più impegnativa è quella nei dispositivi organici a emissione di luce, gli OLED. Inserito in una configurazione OLED, il composto ha mostrato una brillante elettroluminescenza, o di colore verde quando è in fase cristallina o di colore arancione quando è in fase amorfa. Questa elettroluminescenza a due colori da un pigmento potrebbe essere molto interessante per la ricerca in corso sui materiali intelligenti sensibili agli stimoli.