Beroende på deras löslighet, fasta ämnen kan helt lösas upp i vätskor för att bilda klara lösningar, eller bilda suspensioner som fortfarande innehåller olöst fast ämne. Lösningar av polymerer har ofta en lägre kritisk lösningstemperatur; endast under denna temperatur är polymeren fullständigt löslig i alla koncentrationer.

Dock, det är sällsynt att icke-polymera blandningar har en lägre kritisk lösningstemperatur eftersom små molekyler vanligtvis blir mer lösliga när de värms upp.

Forskare från Osaka University har nu skapat en blandning av små organiska och oorganiska molekyler som har en lägre kritisk lösningstemperatur. Deras självlysande blandning växlas enkelt från en lösning till en suspension och tillbaka igen, helt enkelt genom att ändra temperaturen. Systemet, som har en annan emissionsfärg beroende på om den är i lösnings- eller suspensionstillstånd, kommer att vara användbart för utvecklingen av nya termokänsliga material som ändrar färg när de värms upp. Studien publicerades nyligen i tidskriften Avancerade material .

"Detta beteende observeras vanligtvis bara i polymersystem, " säger docent Akinori Saeki, motsvarande författare till studien, "eftersom de genomgår strukturella förändringar vid höga temperaturer som minskar deras löslighet. Detta är det första exemplet på ett självlysande molekyl/jonbaserat lägre kritisk lösningstemperatursystem."

Forskarna baserade sitt system på nanopartiklar av metylammoniumblybromid, som har använts för att utveckla den nya generationens lysdioder och lasrar. Notera att dessa nanopartiklar reversibelt bryts isär till sina molekylära komponenter i närvaro av vissa aminer, forskarna beredde en blandning av nanopartiklarna med metylamin och andra organiska molekyler.

Vid rumstemperatur, blandningen var en klar lösning som avgav blått ljus när den bestrålades under UV-ljus. När forskarna värmde upp denna klara lösning, dock, det blev vitt och molnigt, och bildade sedan en gul suspension över en kritisk temperatur. Den gula suspensionen avgav grönt ljus när den bestrålades med UV-ljus.

"Med hjälp av röntgendiffraktion, vi fann att den klara lösningen innehöll lösliga 1D-trådar bestående av blybromid, metylamin och oljesyra, " säger Dr Saeki. "När lösningen värmdes upp, dessa trådar omarrangerade till en samkristall innehållande blybromid och metylamin, som var olösligt i lösningsmedlet."

Den mellanliggande samkristallen var ett viktigt steg innan de gula nanopartiklarna bildades vid högre temperaturer, och dess sammansättning och fragmentering medierades av de organiska molekylerna oljesyra och metylamin.

Justera systemet genom att variera koncentrationerna av de organiska molekylerna eller justera förhållandet mellan halogenidjoner (klorid, bromid och jodid) i nanopartiklarna, forskarna har utvecklat en serie flerfärgade system med samma självlysande beteende, och hoppas kunna använda dem i den nya generationens fotomaterial.