Fosforescerende materiale inspireret af glød i det mørke træ

Forskere har udnyttet træets naturlige evne til at lyse svagt for at udvikle et nyt bæredygtigt fosforescerende materiale, der potentielt kan bruges i en lang række applikationer, fra medicinsk billeddannelse og optisk sensing til 'glow in the dark' farvestoffer og maling.

Et internationalt team af forskere ledet af North East Forestry University (Kina) og University of Bath (UK) undersøgte lignins naturlige fosforescerende egenskaber, en vigtig bestanddel af træ.

Rumtemperatur-phosphorescens (RTP) er, når et materiale absorberer energi med en kort bølgelængde (såsom UV-lys) og derefter udsender det som synligt lys. Dette står i kontrast til fluorescerende materialer, som straks udsender lyset igen og holder op med at lyse, når lyset slukkes.

Forskerne fandt, at basswood naturligt og svagt fosforescerer, frigiver lys i nogle få millisekunder på grund af lignin, der er fanget i en 3-D matrix af cellulose.

Dette inspirerede dem til at efterligne de glødende egenskaber ved at tværbinde lignin i et 3-D polymernetværk, hvilket fik den til at gløde synligt i omkring et sekund.

De fandt ved at justere hulrumsstørrelserne i netværket, og varierende tørretider for polymeren, de kunne ændre varigheden af ​​phosphorescen.

Professor Tony James, fra University of Baths Center for Sustainable Circular Technologies (UK), sagde, at "alt lignin lyser svagt, men det meste af lysenergien går tabt ved vibration eller bevægelse af ligninmolekylerne, hvilket betyder, at det ikke er tydeligt synligt for det blotte øje."

"Vi har fundet ud af, at immobilisering af ligninet i en akrylpolymer betyder, at mere energi udsendes som lys - med andre ord, jo mindre det rasler om, jo mere lyser det!"

"De fleste nuværende fosforescerende materialer er enten giftige eller svære at tilberede, så vi ønskede at udvikle et nyt materiale, der overvandt disse begrænsninger."

"Selvom der er plads til forbedringer, vores nye materiale viser et stort potentiale for at gøre en mere stabil, bæredygtig, biologisk nedbrydeligt ikke-toksisk fosforescerende materiale, der kan bruges i en række applikationer."

For at demonstrere det nye materiale, holdet brugte dem til at farve tråde, der kunne bruges i selvlysende tekstiler. Dette har potentiel brug til nem identifikation og beskyttelse mod forfalskning af luksustekstiler eller tasker.

Ledende korresponderende forfatter på papiret Professor Zhijun Chen, fra Engineering Research Center of Advanced Wooden Materials ved Northeast Forestry University (Kina), sagde:"Det er virkelig en uventet og interessant opdagelse.

"Vi tror, ​​at dette arbejde ikke kun vil give en ny mulighed for bæredygtige efterglødende materialer, men også er en ny vej for værditilvækst udnyttelse af lignin, som er den vigtigste naturligt forekommende aromatiske polymer, og papirmasseindustrien producerer 600 billioner tons om året."

Holdets forskning er publiceret i Cellerapporter:Fysisk videnskab .