Første luminescerende molekylære system med en lavere kritisk opløsningstemperatur

Afhængig af deres opløselighed, faste stoffer kan helt opløses i væsker og danne klare opløsninger, eller danner suspensioner, der stadig indeholder uopløst fast stof. Opløsninger af polymerer har ofte en lavere kritisk opløsningstemperatur; kun under denne temperatur er polymeren fuldstændig opløselig i alle koncentrationer.

Imidlertid, det er sjældent, at ikke-polymere blandinger har en lavere kritisk opløsningstemperatur, fordi små molekyler normalt bliver mere opløselige, når de opvarmes.

Osaka University-forskere har nu skabt en blanding af små organiske og uorganiske molekyler, der har en lavere kritisk opløsningstemperatur. Deres selvlysende blanding skiftes nemt fra en opløsning til en suspension og tilbage igen, blot ved at ændre temperaturen. Systemet, som har en forskellig emissionsfarve afhængigt af, om den er i opløsnings- eller suspensionstilstand, vil være nyttig til udvikling af nye termo-responsive materialer, der skifter farve, når de opvarmes. Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer .

"Denne adfærd er normalt kun observeret i polymersystemer, " siger lektor Akinori Saeki, tilsvarende forfatter til undersøgelsen, "fordi de gennemgår strukturelle ændringer ved høje temperaturer, der reducerer deres opløselighed. Dette er det første eksempel på et selvlysende molekyle/ion-baseret lavere kritisk opløsningstemperatursystem."

Forskerne baserede deres system på methylammonium blybromid nanopartikler, som er blevet brugt til at udvikle den nye generation af LED'er og lasere. Bemærk, at disse nanopartikler reversibelt brydes fra hinanden i deres molekylære komponenter i nærværelse af visse aminer, forskerne fremstillede en blanding af nanopartiklerne med methylamin og andre organiske molekyler.

Ved stuetemperatur, blandingen var en klar opløsning, der udsendte blåt lys, når den blev bestrålet under UV-lys. Da forskerne opvarmede denne klare løsning, imidlertid, det blev hvidt og overskyet, og dannede derefter en gul suspension over en kritisk temperatur. Den gule suspension udsendte grønt lys, når den blev bestrålet med UV-lys.

"Ved brug af røntgendiffraktion, vi fandt ud af, at den klare opløsning indeholdt opløselige 1D-ledninger bestående af blybromid, methylamin og oliesyre, " siger Dr. Saeki. "Da opløsningen blev opvarmet, disse ledninger omarrangeret til en co-krystal indeholdende blybromid og methylamin, som var uopløseligt i opløsningsmidlet."

Den mellemliggende co-krystal var et væsentligt trin før dannelsen af ​​de gule nanopartikler ved højere temperaturer, og dets samling og fragmentering blev medieret af de organiske molekyler oliesyre og methylamin.

Tuning af systemet ved at variere koncentrationerne af de organiske molekyler eller justere forholdet mellem halogenidioner (chlorid, bromid og iodid) i nanopartiklerne, forskerne har udviklet en række flerfarvede systemer med samme selvlysende adfærd, og håber at bruge dem i den nye generation af fotomaterialer.