Lad europium skinne klarere

En stablet nanocarbonantenne får et sjældent jordelement til at skinne 5 gange stærkere end tidligere designs, med applikationer i molekylære lysemitterende enheder.

Et unikt molekylært design udviklet af Hokkaido University-forskere får et europiumkompleks til at skinne mere end fem gange stærkere end det bedste tidligere design, når det absorberer lavenergi blåt lys. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Kommunikationskemi , og kunne føre til mere effektive fotosensibilisatorer med en bred vifte af applikationer.

Fotosensibilisatorer er molekyler, der bliver exciterede, når de absorberer lys og derefter overfører denne ophidsede energi til et andet molekyle. De bruges i fotokemiske reaktioner, energikonverteringssystemer, og i fotodynamisk terapi, som bruger lys til at dræbe nogle former for tidligt stadie af kræft.

Designet af aktuelt tilgængelige fotosensibilisatorer fører ofte til uundgåeligt energitab, og derfor er de ikke så effektive i lysabsorption og energioverførsel, som forskerne gerne vil have. Det kræver også højenergilys såsom UV til excitation.

Yuichi Kitagawa og Yasuchika Hasegawa fra Hokkaido University's Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD) arbejdede sammen med kolleger i Japan for at forbedre designet af konventionelle fotosensibilisatorer.

Deres koncept er baseret på at forlænge levetiden af ​​en molekylær energitilstand kaldet triplet-exciteret tilstand og reducere hullerne mellem energiniveauerne i fotosensibilisatormolekylet. Dette ville føre til mere effektiv brug af fotoner og reduceret energitab.

Forskerne designet en nanocarbon "antenne" lavet af coronene, et polycyklisk aromatisk carbonhydrid indeholdende seks benzenringe. To nanocarbon-antenner er stablet oven på hinanden og derefter forbundet på hver side til det sjældne jordmetal europium. Ekstra stik er tilføjet for at styrke bindingerne mellem nanocarbon-antennerne og europium. Når nanocarbon-antennerne absorberer lys, de overfører denne energi til europium, får komplekset til at udsende rødt lys.

Eksperimenter viste det bedst absorberede lys med bølgelængder på 450 nm. Da et blåt LED-lys (lysemitterende diode) lyste på komplekset, det glødede mere end fem gange stærkere end europiumkomplekset, som indtil nu havde den stærkeste rapporterede emission under blåt lys. Forskerne viste også, at komplekset kan tåle høje temperaturer over 300 ℃ takket være dets stive struktur.

"Denne undersøgelse giver indsigt i designet af fotosensibilisatorer og kan føre til fotofunktionelle materialer, der effektivt udnytter lavenergilys, " siger Yuichi Kitagawa fra forskerholdet. Det nye design kan anvendes til at fremstille molekylære lysemitterende enheder, blandt andre applikationer, siger forskerne.