Dunia memiliki bahan fluoresen baru yang paling terang, dan yang pertama dari jenisnya. Alih-alih mencoba meningkatkan molekul fluoresen, tim ahli kimia telah mengembangkan bahan baru yang mempertahankan sifat optik pewarna fluoresen.
Ini secara efektif mencegah salah satu masalah terbesar dalam memproduksi bahan fluoresen - kecenderungan pewarna fluoresen memudar dan berubah warna saat diubah menjadi bentuk padat dari cairan. Dan pekerjaan itu tidak hanya dilakukan untuk bersenang-senang.
"Bahan-bahan ini memiliki aplikasi potensial dalam teknologi apa pun yang membutuhkan fluoresensi terang atau panggilan untuk merancang sifat optik, termasuk pemanenan energi matahari, bioimaging, dan laser," kata ahli kimia Amar Flood dari Indiana University.
"Di luar ini, ada aplikasi menarik yang mencakup upconverting light untuk menangkap lebih banyak spektrum matahari dalam sel surya, material yang dapat dialihkan cahaya yang digunakan untuk penyimpanan informasi dan kaca photochromic, dan luminescence terpolarisasi melingkar yang dapat digunakan dalam teknologi tampilan 3D."
Molekul fluoresen menyerap cahaya, dan kemudian memancarkannya kembali pada panjang gelombang yang lebih panjang dan berenergi lebih rendah. Ditemukan jauh di luar stabilo yang Anda gunakan di catatan sekolah, mereka memiliki banyak aplikasi praktis, dari biomarker fluoresen dalam penelitian sel, hingga teknologi layar OLED.
Namun, dari lebih dari 100.000 pewarna fluoresen yang dikembangkan hingga saat ini, hampir tidak ada yang dapat dicampur dengan tepat dan andal; membuat bahan fluoresen padat juga menantang. Ketika pewarna diubah menjadi padatan, mereka cenderung mengalami quenching (peredupan dalam kecerahan), warnanya berubah, dan efisiensi kuantumnya menurun.
Bukannya ahli kimia tidak mengerti mengapa ini terjadi. Ini adalah fenomena yang dipahami dengan baik yang disebut kopling eksiton. Ketika pewarna diubah menjadi padatan, mereka menjadi saling berdekatan, yang menghasilkannya menjadi kopling.
Perubahan optik yang muncul dari penggandengan ini sulit untuk diprediksi, tetapi dapat dikatakan bahwa mentransfer sifat optik cairan fluoresen ke padatan secara andal sangat sulit dilakukan.
Masalah quenching dan inter-dye coupling muncul ketika pewarna berdiri bahu-membahu di dalam padatan, kata Flood. "Mereka tidak bisa tidak 'menyentuh' satu sama lain. Seperti anak kecil yang duduk di waktu cerita, mereka saling mengganggu dan berhenti berperilaku sebagai individu."
Jadi, tim mengembangkan solusi untuk masalah tersebut berdasarkan pemisahan molekul fluoresen. Mereka mengambil larutan tak berwarna dari molekul siklus makro yang disebut sianostar, dan mencampurkannya dengan pewarna fluoresen.
Penggunaan macrocycles - kelas besar molekul berbentuk cincin - bukanlah ide baru, dan orang lain telah mencobanya sebelumnya. Tetapi perbedaan besar adalah bahwa upaya sebelumnya ini menggunakan siklus makro berwarna.
Saat larutan baru mereka mengering, itu membentuk apa yang disebut tim kisi isolasi ionik molekul kecil (SMILES) yang secara efektif menjaga molekul pewarna terkotak-kotak terpisah satu sama lain, mencegahnya berinteraksi, dan menjaga sifat optiknya dengan kesetiaan tinggi.
"Beberapa orang berpikir bahwa siklus makro tak berwarna tidak menarik, tetapi mereka membiarkan kisi isolasi mengekspresikan sepenuhnya fluoresensi cerah pewarna yang tidak terbebani oleh warna siklus makro," kata Flood.
Materi ini kemudian dapat dibawa ke beberapa arah. Itu bisa tumbuh menjadi kristal; itu bisa membentuk bubuk kering; atau dapat langsung dimasukkan ke dalam polimer. Para peneliti menemukan bahwa itu bekerja sempurna dengan beberapa pewarna fluorescent yang tersedia secara komersial, yang, mereka berkata di kertas mereka, "tandai bahan ini sebagai plug and play".
Ini berarti bahwa pewarna fluoresen yang tersedia saat ini harus bekerja dengan solusi siklus makro tim untuk menghasilkan bahan padat yang sangat berkilau yang secara akurat menjaga sifat pewarna cair.
Tapi masih ada pekerjaan yang harus diselesaikan sebelum kita mencapai titik itu. Langkah pertama adalah mengembangkan materi. Sekarang tim harus mempelajarinya."Bahan-bahan ini benar-benar baru, jadi kami tidak tahu properti bawaan mana yang benar-benar akan menawarkan fungsionalitas yang superior," kata Flood.
"Kami juga tidak tahu batas bahannya. Jadi, kami akan mengembangkan pemahaman mendasar tentang cara kerjanya, memberikan seperangkat aturan desain yang kuat untuk membuat properti baru. Ini penting untuk menyerahkan bahan ini ke tangan orang lain - kami ingin mengejar crowd sourcing dan bekerja dengan orang lain dalam upaya ini. "
Penelitian tersebut telah dipublikasikan di Cell Press.
0 comments:
Posting Komentar