Michito Yoshizawa, Zhiou Li, e i collaboratori del Tokyo Institute of Technology hanno sintetizzato capsule molecolari di dimensioni di circa 1 nanometro con una cavità isolata utilizzando ioni di zinco e rame verdi e poco costosi. In netto contrasto con le precedenti capsule e gabbie molecolari composte da ioni di metalli preziosi come palladio e platino, queste nanocapsule emettono fluorescenza blu con un'efficienza dell'80%.

Le nanocapsule molecolari hanno potenziali applicazioni come composti e materiali fotofunzionali, ma finora le capsule molecolari sintetizzate incorporando ioni palladio e così via mostrano una scarsa fluorescenza.

I ricercatori della Tokyo Tech si aspettano di essere in grado di preparare compositi a fluorescenza multicolore mediante il semplice inserimento di appropriate molecole fluorescenti nella cavità isolata delle nanocapsule.

La fluorescenza ha applicazioni diffuse, aiutare i ricercatori a comprendere i problemi delle scienze fondamentali e sviluppare materiali e dispositivi pratici. Tra gli utili composti fluorescenti in fase di sviluppo, architetture molecolari a forma di capsula, che possiedono sia forti proprietà fluorescenti che una cavità di dimensioni nanometriche, sono particolarmente promettenti.

Le gabbie e le capsule molecolari possono essere preparate attraverso un semplice processo sintetico chiamato autoassemblaggio coordinativo. Però, la maggior parte di essi sono composti da ioni di metalli preziosi come palladio e platino, e non sono emissivi a causa della tempra da parte dei metalli pesanti.

Ora, Michito Yoshizawa, Zhiou Li, e collaboratori del Laboratorio di risorse chimiche del Tokyo Institute of Technology riportano nuove nanocapsule molecolari con la composizione M2L4 (dove M rappresenta lo zinco, rame, platino, palladio, nichel, cobalto, e manganese). Le loro capsule di zinco e rame, in particolare, mostrano proprietà fluorescenti uniche.

Le capsule M2L4 si autoassemblano da due ioni metallici e quattro ligandi piegati che includono fluorofori antracene (parti fluorescenti). L'analisi cristallografica a raggi X ha verificato le strutture a guscio chiuso dove le grandi cavità interne delle capsule, circa un nanometro di diametro, sono schermati da otto pannelli in antracene.

La capsula di zinco emetteva una forte fluorescenza blu con un'elevata resa quantica (80%), in netto contrasto con le capsule di nichel e manganese debolmente emissive e il palladio non emissivo, platino, e capsule di cobalto. La fluorescenza della capsula di rame, d'altra parte, dipende dal solvente; Per esempio, mostra emissione blu in dimetilsolfossido ma nessuna emissione in acetonitrile.

Questo studio è il primo a mostrare tali proprietà emissive di capsule molecolari recanti una grande cavità isolata. I ricercatori ritengono che le loro nanocapsule potrebbero avere nuove applicazioni in dispositivi come chemiosensori, sonde biologiche, e diodi luminosi.