Kædelængde bestemmer molekylær farve, muliggør farvejustering til medicinsk billeddannelse

Jorden rundt, der udføres i øjeblikket en enorm mængde forsknings- og udviklingsarbejde om kulstofholdige, eller økologisk, molekyler, der udsender farvet lys efter passende excitation. Dette forskningsfelt er drevet af displayindustrien og udviklingen af ​​biomedicinske billeddannelsesteknikker. Mens præcis farvetuning i organiske fluorescerende farvestoffer hidtil normalt er opnået ved at blande forskellige molekyler, ETH -forskere har nu udviklet en tilgang, der kan generere en bred palet af farver ved hjælp af kemiske justeringer i molekylerne selv.

Yinyin Bao, en gruppeleder i gruppen af ​​ETH-professor Jean-Christophe Leroux, og hans team af forskere henvendte sig til fluorescerende organiske polymerer for dette arbejde. Disse polymerer kan bedst opfattes som bevægelige kæder af forskellige længder. "Kæderne har en symmetrisk struktur, og to komponenter i dem bidrager til fluorescensen, "Bao forklarer." En komponent, kaldet fluoroforen, sidder midt i kæden, mens den anden komponent forekommer en gang i hver af kædens to ender. "Slutter sig til fluoroforen i midten af ​​kæden med hver ende af kæden er led, hvis antal og struktur forskere kan justere. Hvis polymerkæden er bøjet, så en af dens ender kommer til at ligge nær fluoroforen, og kæden bestråles samtidigt med UV -lys, det fluorescerer.

Afstand påvirker interaktionen

Forskerne har nu kunnet vise, at fluorescensfarven ikke kun afhænger af kædeledernes struktur og ender, men også på antallet af kædeled. "Det er interaktionen mellem kædeenden og fluoroforen, der er ansvarlig for fluorescensen af ​​disse polymerer, "Bao siger:" Afstanden mellem de to komponenter påvirker, hvordan de interagerer og dermed den farve, der udsendes. "

Ved hjælp af en metode kaldet levende polymerisation, forskerne kan regulere antallet af kædeled. Først, de vokser gradvist kæden ved en langsom proces med at fastgøre byggesten til fluoroforen. Når den ønskede længde er nået, forskerne kan afslutte processen og samtidig generere kæde -ende -molekylet. Sådan fremstillede forskerne polymerer med forskellige farver:med færre end 18 byggesten, molekylerne fluorescerer gule; med 25 kædeled, grøn; og med 44 eller flere links, blå. "Det særlige ved dette er, at disse forskelligt lysende polymerer alle er sammensat af nøjagtigt de samme komponenter. Den eneste forskel er kædelængden, "Siger Bao.

Stort OLED -farveområde

Forskergruppen, herunder forskere fra gruppen af ​​ETH-professor Chih-Jen Shih og fra Royal Melbourne Institute of Technology i Australien, offentliggjorde deres arbejde i tidsskriftet Videnskab fremskridt . I øjeblikket, forskerne kan producere fluorescerende polymerer i gult, grøn og blå, men de arbejder på at udvide princippet til at omfatte andre farver, herunder rød.

Disse nye fluorescerende polymerer kan ikke bruges direkte som OLED'er (organiske lysdioder) i displays, fordi deres elektriske ledningsevne ikke er tilstrækkelig høj, Bao forklarer. Imidlertid, det burde være muligt at kombinere polymererne med halvledende molekyler for på en enkel måde at producere et bredt udvalg af OLED -farver. Anvendes i koncentrerede solenergianlæg, de kunne også opsamle sollys mere effektivt og dermed øge planternes effektivitet. Bao ser deres vigtigste anvendelsesområder i laboratoriediagnostiske procedurer, der bruger fluorescens, for eksempel i PCR, samt i mikroskopi og billeddannelsesprocedurer inden for cellebiologi og medicin. Andre potentielle anvendelser ville være som sikkerhedsfunktioner på sedler og certifikater eller i pas.