Meget selvlysende blæk fremstillet af kobber-jod hybridklynger med aggregeringsinduceret emission

Kinesiske videnskabsmænd har forvandlet kobber-jod-klyngemolekyler til aggregerede, stærkt luminescerende nanostrukturer til brug i lysdioder (LED'er). Faststofsamlingerne lavet af komplekser af kobber-jod-klyngen med fosfor-organiske forbindelser som ligander fremstilles let, billig, og kan udsende lys i mange farver, de rapporterer i journalen Angewandte Chemie . Nanoaggregaterne kan bruges som selvlysende blæk til usynlige malerier og farvebelægninger til LED'er.

Luminescens er lysemission udløst af en eller anden form for energi, som kan være kemisk, elektriske, eller stråling. I lang tid, videnskabsmænd troede, at aggregering ville være skadelig for luminescens. Men i nogle stoffer, aggregering kan være en fordel, forskere rapporterede for første gang i 2001, da de observerede, at konformationelle ændringer forvandlede en svag luminophor til en stærk emitter. Siden da, forskning i de såkaldte aggregation-induced emission (AIE) forbindelser er vokset hurtigt. En af grundene:i virkelige applikationer såsom selvlysende belægninger og blæk, pigmenterne antager normalt en aggregeret tilstand.

Holdet ledet af Hong-Bin Yao ved University of Science and Technology of China i Hefei, Kina, udforsker forberedelsesvejene til AIE-forbindelser, med det mål at fremstille blæk i større skala og uden et stort budget. En stabil klynge af kobber og jod fangede deres opmærksomhed. I kombination med almindelige fosfinligander, denne klynge var kendt for at udvise stærk luminescens i sin aggregerede tilstand, det typiske AIE-fænomen. Men en pålidelig måde at komme til den tilstand på, endsige applikationer, blev ikke indberettet.

For at forberede AIE-emitteren, udgangsforbindelsen skal være til stede som en enkelt, opløseligt molekyle, så samles det og bliver til noget nanopartikulært og uopløseligt. Forfatterne tacklede problemet ved at anvende en emulgerende-demulgerende proces. Ved at ryste det ikke-emitterende kompleks opløst i et organisk opløsningsmiddel med et overfladeaktivt stof, det lykkedes dem at begrænse kobber-jod hybridklyngerne i små dråber for at opnå AIE-aktive nanoaggregater på en enkel, men effektiv måde.

Metoden har en anden fordel:ved udskiftning af kompleksets ligander, farverne ændrede sig. Forskerne erstattede phosphorliganden med et sæt nitrogenholdige ligander og opnåede en smuk række af selvlysende blæk i farver, der spænder fra orange til blå. Som de tydeligvis nød at male med:Ved at bruge deres vandige blæk, der lyser i orange, gul, og himmelblå, de forvandlede en sort-hvid skitse af en undervandsverden til en atmosfærisk udsøgt akvarel, der kun er synlig under UV-lys.

Ikke kun blæk til malerier, men også farvebelægninger til LED-lamper blev udarbejdet. Normalt, hvidt LED-lys er svært at opnå. Her, forskerne coatede blå LED-kilder med gule selvlysende kobber-jod-hybrider og observerede LED-emissionen blive hvid. Imidlertid, der mangler stadig at blive foretaget nogle justeringer for at øge effektiviteten, indrømmede forfatterne.