J-aggregat selvsamling på carbon nanorør til nye nanoskalaenheder

Ny selvsamling af resonans J-aggregater på carbon nanorør med avancerede funktioner og et stort potentiale for alsidige praktiske applikationer opdages for nylig. Sidste årti, nanoskalaenhederne bliver meget tættere på industrielle applikationer på grund af de fremskridt, der er gjort inden for instrumenter med høj præcision og nanoteknologi.

Naturlig selvsamling af molekyler til oprettelse og/eller forbedring af sådanne nanoskalaenheder muliggør kontrollerede og enkle fremstillingsteknikker til fremtidige innovationer. Selvsamling af individuelle molekyler i komplekse J-aggregater, hvor molekyler er velordnet i lang 'trappeform', har en unik egenskab på grund af en kobling af molekylerne. Koblingen letter stærk sammenhængende resonans af delokaliserede ladningsbærere (kaldet excitoner) inde i sådanne selvsamlinger, og sådanne excitoner kan let bevæge sig inde i J-aggregaterne. Desuden, sammenhængende kobling mellem J-aggregater og andre nanomaterialer giver mulighed for at udvide en sådan resonant delokalisering, der giver mulighed for udvikling af avancerede applikationer inden for nanoskala fotonik og optoelektronik.

Forskerne fra Aston University i U.K. og samarbejdspartnere har for første gang afsløret en teknik til at skabe resonant sammenhængende J-aggregater på ydervægge af carbon nanorør. De opdagede, at sådanne aggregater meget effektivt overfører al energi fra absorberet lys til nanorørene. Som et resultat af en så effektiv energioverførsel, fluorescensen af ​​J-aggregater er fuldstændig slukket, og emissionsformen fra carbon nanorørene er stærkt forbedret. Den samlede dannelse er forbundet med gunstig selvsamling af cis-isomerform af de aggregerede molekyler, der har en bøjet molekylær struktur og flugter godt med den konvekse nanorøroverflade.

Vigtigere, sådanne fund viser dannelse af en unik type nanomaterialer med en gennembrudsfunktionalitet med udvidet resonansdelokalisering af excitoner. Denne opdagelse danner grundlag for fysisk kemisk efterforskning og nanotekniske anvendelser af effektiv resonant interaktion af selvsamlende J-aggregater og nano-rørformede materialer i biomedicinsk billeddannelse og behandling, nanoskala optoelektroniske og fotoniske enheder til logik, højhastighedskommunikation, og næste generations elektroniske og excitoniske teknologier.