I progressi nei dispositivi ottici sono supportati dallo sviluppo di nuovi materiali. I microcristalli di composti organici luminescenti possono agire come minuscole sorgenti laser per tali dispositivi, Per esempio, in display e altri componenti. I dendrimeri offrono numerosi vantaggi come materiali luminescenti, ma così lontano, non sono stati utilizzati come microcristalli a causa della loro fragilità e scarsa cristallinità. Ora, un team di ricercatori ha prodotto dendrimeri che formano cristalli robusti con proprietà laser. I loro risultati sono pubblicati in Angewandte Chemie .

I dendrimeri sono polimeri che crescono da un nucleo attraverso l'aggiunta di piccole molecole per formare rami estesi, che spiega il loro nome, derivato dalla parola greca per albero. I dendrimeri hanno molti vantaggi che li rendono interessanti materiali luminescenti. Sono altamente solubili, che li rende facili da incorporare nei sistemi; hanno alti rendimenti quantici, il che significa che ottieni molta della luce che rimetti indietro; sono bravi a raccogliere la luce, e tendono a mostrare una perdita di luminescenza relativamente bassa quando condensati in un solido.

I ricercatori hanno creato una famiglia di dendrimeri, che diventano più grandi con l'aumentare del numero di generazioni, composta da unità di carbazolo che formano i rami attorno a un nucleo altamente fluorescente. I dendrimeri formavano monocristalli stabili anche quando il solvente veniva rimosso, e potrebbe essere analizzato mediante analisi a raggi X a cristallo singolo. Infatti, il dendrimero di terza generazione, che ha un peso molecolare di 4, 600 Da, è il più grande dendrimero organico mai analizzato in questo modo.

"I nostri dendrimeri hanno due parti fondamentali, " Spiega l'autore corrispondente dello studio, il professor Yohei Yamamoto. "I rami sono costituiti da molecole aromatiche che agiscono come antenne per la raccolta della luce, raccogliendo la luce fatta di onde in molti piani diversi, nota come luce non polarizzata. Questa luce viene poi trasferita al nucleo fluorescente, la cui struttura porta alla generazione di luce polarizzata, luce con onde in un unico piano."

Quando i cristalli di dendrimero sono stati sottoposti a un forte pompaggio ottico, il processo utilizzato per amplificare il segnale nei materiali laser, hanno prodotto emissione spontanea amplificata e laser con pochi danni alla struttura del materiale o alle proprietà ottiche.

"La famiglia di dendrimeri che abbiamo prodotto risolve una serie di problemi che hanno impedito di sfruttare le proprietà di questi materiali. Ci aspettiamo quindi che diano un contributo significativo allo sviluppo di materiali organici per l'ottica laser, " afferma il professor Yamamoto. "Le proprietà robuste e l'emissione laser dei cristalli saranno utili per componenti come display ottici a colori e circuiti micro-ottici".