Quando si tratta di progettare materiali fluorescenti a stato solido ultraluminosi, i progetti di cristalli a ponte potrebbero essere la chiave per consentire l'emissione monomerica e accedere a nuovi sistemi cristallini, rivela un nuovo studio. Nello studio, un team di ricerca del Tokyo Institute of Technology ha preparato coloranti fluorescenti ultraluminosi utilizzando distirilbenzeni a ponte (DSB) con ponti alchilene flessibili, utilizzando un nuovo studio di ingegneria dei cristalli. I risultati avranno sicuramente importanti implicazioni per il campo dei materiali fotofunzionali. Credito:Professor Gen-ichi Konishi al Tokyo Institute of Technology
Quando si tratta di progettare materiali fluorescenti a stato solido ultraluminosi, i progetti di cristalli a ponte potrebbero essere la chiave per consentire l'emissione monomerica e accedere a nuovi sistemi cristallini, rivela un nuovo studio. Un team di ricerca del Tokyo Institute of Technology ha preparato coloranti fluorescenti ultraluminosi utilizzando distirilbenzeni (DSB) a ponte con ponti alchilene flessibili, utilizzando un nuovo studio di ingegneria dei cristalli. I risultati hanno importanti implicazioni per il campo dei materiali fotofunzionali.
I coloranti organici solidi fluorescenti hanno una serie di applicazioni che vanno da nanomateriali funzionali e display OLED (organic light-emitting diode) a laser e bioimaging. Queste molecole hanno un'eccellente versatilità, design molecolari adattabili e un'eccellente processabilità. Il miglioramento delle proprietà luminescenti, cristallinità e colori di emissione di questi coloranti fluorescenti a stato solido è un'area chiave di ricerca nel campo, in particolare per la progettazione di OLED avanzati. Tuttavia, gli sviluppi a tal fine sono limitati da tre fattori principali. Uno, la maggior parte dei coloranti fluorescenti sperimenta l'estinzione della concentrazione (una riduzione della fluorescenza quando la concentrazione della molecola fluorescente supera un certo livello) allo stato solido. Secondo, la tendenza delle molecole coloranti ad aggregarsi allo stato solido e produrre fluorescenza di diversi colori a causa delle risultanti interazioni elettroniche intermolecolari. E tre, le strategie di progettazione dei cristalli che possono garantire l'emissione monomerica (essenzialmente, le emissioni di una singola lunghezza d'onda, cioè il colore) sono sottosviluppate.
Per affrontare questo problema, un team di ricerca, guidato dal Professore Associato Gen-ichi Konishi del Tokyo Institute of Technology, ha sviluppato una nuova strategia di progettazione dei cristalli utilizzando ponti molecolari flessibili. Lo studio, pubblicato su Chemistry—A European Journal , descrive la preparazione distirilbenzeni di-bridged emissivi monomerici altamente fluorescenti (DSB) con proprietà elettroniche controllate e luminescenza. "Un tipico approccio alla progettazione di cristalli per coloranti solidi fluorescenti è la strategia basata sull'impedimento sterico, in cui manipoliamo la maggior parte di una molecola per causare congestione attorno agli atomi reattivi e sopprimere le interazioni intermolecolari. Ma uno svantaggio frequente di questo approccio è un aumento distanza tra i cromofori (molecole fluorescenti). La nostra strategia di progettazione evita con successo questo effetto collaterale", spiega il Prof. Associato Konishi.
In questo studio, il team di ricerca ha preparato una struttura cristallina altamente densa chiamata DBDB[7]s. DSBs e DBDB[7]s sono sistemi π-coniugati, il che significa che queste molecole organiche hanno legami singoli alternati (C-C) e doppi legami (C=C) nelle loro strutture. Il team ha introdotto un gruppo funzionale organico chiamato propilene come molecole ponte tra gli anelli a sei membri su entrambi i lati dei doppi legami nella struttura del DSB. Questa aggiunta ha dato origine a una nuova struttura cristallina compatta con interazioni intermolecolari soppresse e distanze inferiori tra i cromofori. "Essenzialmente, l'introduzione di anelli a sette membri (dopo aver fatto ponte) nel nucleo del DSB ha creato una moderata distorsione e un ostacolo sterico nel piano π del DSB, che ci ha permesso di controllare la disposizione molecolare senza aumentare la densità del cristallo", afferma Associate . Prof. Konishi.
Il team ha studiato ulteriormente le proprietà fotofisiche dei DBDB[7] e ha scoperto che le piccole dimensioni delle molecole ponte utilizzate in questo studio hanno favorito l'emissione monomerica allo stato solido. Hanno anche visto che i DBDB[7]s erano ultraluminosi con un'elevata resa quantica ed emettevano colori simili sia in soluzione diluita non aggregata che allo stato solido.
"La struttura cristallina DSB a ponte descritta nel nostro studio consente l'accesso a nuovi sistemi cristallini", conclude il Prof. Associato Konishi. "La nostra strategia ha implicazioni di vasta portata per il modo in cui ci avviciniamo alla progettazione di cristalli molecolari fotofunzionali". + Esplora ulteriormente
