Uno studio recente, affiliato con l'UNIST ha progettato un nuovo tipo di nanomateriali di carbonio, in grado di cambiare forme e colori a seconda del tipo di solventi utilizzati. Tali materiali hanno attirato molta attenzione a causa delle loro proprietà ottiche e strutture uniche.

Nello studio, il gruppo di ricerca congiunto, guidato dal professor Byung Soo kim e dal professor Oh Hoon Kwon ha presentato un design e una sintesi unici di nanofogli di carbonio ibridi (CNS), che mostrano un forte comportamento solvatocromico con ampia sintonizzabilità del colore che va dal blu all'arancione e persino al bianco in vari solventi.

Questo SNC ibrido unico ospita cluster di nanoanelli di carbonio sulla superficie dei nanosheet di ossido di grafene (GO) come prodotto della reazione idrotermale di piccoli precursori molecolari in presenza di nanosheet di GO. Inoltre, sotto eccitazione UV e luce visibile, il CNS ibrido mostra un'emissione regolabile che abbraccia l'ampia gamma di colori in una serie di solventi con polarità diverse.

Secondo il gruppo di ricerca, si scopre che questo interessante comportamento spettroscopico ha origine dalle interazioni di legame idrogeno tra il sistema nervoso centrale e i solventi, che alla fine inducono la transizione morfologica del SNC da fogli 2D a morfologie accartocciate 3D, che influenzano la vita degli stati emissivi.

"I cluster di nanoring di carbonio sulla superficie dei nanosheet di GO hanno reazioni chimiche diverse a seconda delle proprietà dei solventi, " dice Yuri Choi (studente di scienze naturali combinato MS/Ph.D.), il primo autore dello studio. "Si scopre che il comportamento spettroscopico del sistema nervoso centrale ha origine dalle interazioni di legame idrogeno (H) tra il sistema nervoso centrale e i solventi".

"Questo è uno dei primi studi a mostrare chiaramente che la forma del SNC varia a seconda dei solventi, " dice il professor Kim. "Attraverso questa ricerca, speriamo di migliorare le caratteristiche fisiche dei materiali ibridi ed espandere i suoi campi di applicazione."

Nello studio, Il professor Kwon e il suo team hanno analizzato i principi di base del controllo della luce fluorescente per i SNC, utilizzando la spettroscopia elettronica risolta nel tempo. Nel solvente protico, la struttura del sistema nervoso centrale ha mostrato che l'emissione arancione è stata mostrata a causa della perdita di energia, causato dalla mancanza di legame H all'interno di un SNC. D'altra parte, mostrava l'emissione verde dovuta alla minore energia persa nel solvente aprotico.

Questo studio è stato sostenuto dalla sovvenzione della National Research Foundation of Korea (NRF) e dall'Institute of Basic Science, Corea. Il team di ricerca si aspetta che questa nuova nanostruttura di carbonio morbido possa aprire una nuova possibilità nella personalizzazione delle proprietà fotofisiche dei nanomateriali di carbonio.